一种固液两相流浓度均匀化输送装置

1.本实用新型涉及一种固液两相流输送装置，尤其是一种使固液两相流浓度均匀化的输送装置。


背景技术：

2.固液两相流由固体颗粒和水组成，固液两相流管道输送已广泛用于建筑、煤炭、冶金等工业领域。研究固液两相流特性以及提高固液两相流输送能力成为当前非常重要的课题。此外离心泵是和流体输送密切相关的水力机械，在输送固液两相流的情况下，由于运行环境复杂、对泵内流动结构掌握不够、水力设计还不能完全符合固液流动规律等原因，因此通过研究固液两相流体的输送变得非常重要。
3.但是在固液两相流输送过程中，固液两相流中固体颗粒在管道内会有大量沉降，造成管路的堵塞等，从而造成实验装置的损坏。同时使进入离心泵内的浓度不均匀，造成离心泵损坏和数据检测不准确。此外，实际中对固液两相流的浓度的测定不够精确，易造成实验误差；并且常见的固液两相流中的固体颗粒尺寸不一，在实验或者工业输送过程中固液两相流的均匀化混合是必要的。因此，由于固液两相流中固体颗粒容易沉积的特点，提高固液两相流的均匀化程度成为提高固液两相流输送能力的关键。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种固液两相流浓度均匀化输送装置，该输送装置能够过滤掉固液混合物料中的大颗粒并使固液两相流物料充分混合，从而提高了固液两相流浓度均匀化程度，并且减少固液两相流在输送管管道中的沉积，从而保证了固液两相流在输送过程中的浓度均匀化程度。
5.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种固液两相流浓度均匀化输送装置，包括用于储存固液混合物料的储料罐，该储料罐设有供固液混合物料进料的进料管；
6.用于使固液混合物料浓度均匀化的离心过滤装置，该离心过滤装置包括电机、转轴及安装在储料罐内且与进料管出口相连通的过滤筒，所述电机设置在储料罐上方，所述转轴竖直设置在储料罐内、且向上延伸穿过储料罐顶盖与电机输出轴连接，所述过滤筒安装在转轴上且随转轴转动，该过滤筒包括固定在转轴上的顶板和底盘、及安装在顶板和底盘之间的滤网，所述滤网与顶板和底盘围合形成用于使固液混合物料浓度均匀化的混合腔，该混合腔内还设有安装在转轴上的搅拌叶；
7.用于输送固液两相流的输送管，该输送管入口与储料罐出口相连通，并且该输送管上设有用于使固液两相流浓度保持均匀化的若干管道旋流装置。
8.本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型的固液两相流均匀输送装置设置了新型的离心过滤装置，能够过滤掉固液混合物料中的大颗粒并使固液两相流物料充分混合。该离心过滤装置通过电机驱动转轴同时带动过滤筒和搅拌叶和转动，以使搅
拌叶对混合腔内的固液混合物料进行一级混合，同时过滤筒滤网对固液混合物料进行二级混合，从而将固液混合物料充分混合，提供固液混合物料的浓度均匀化程度。此外，过滤筒滤网还可以过滤掉固液混合物料中的大颗粒，提高了固液混合物料的颗粒均匀度。因此，该离心过滤装置既可以对固液混合物料进行过滤以控制固相颗粒大小，又可以将固液混合物料充分，从而提高了固液混合物料的浓度均匀化程度，有利于后续的固液两相流的输送过程。此外，在输送管管路中设有用于使固液两相流浓度保持均匀化的若干管道旋流装置，以减少固液两相流在输送过程中的沉积，并且保证了固液两相流在输送过程中的浓度均匀化程度，从而提高了固液两相流的输送能力。因此，本实用新型的输送装置可以显著减少固液两相流的沉积，提高了固液两相物料在储存和输送环节的浓度均匀化程度。
9.进一步设置为：所述管道旋流装置包括设置在输送管管道内的固定架、安装在固定架上的螺旋叶片及其驱动电机，所述固定架上还设有密闭的安装腔，所述驱动电机安装在该安装腔内。
10.进一步设置为：所述管道旋流装置还包括：设置在输送管管道内的流量传感器，该流量传感器用于检测输送管内的固液两相流的流量信号；
11.控制模块，该控制模块用于接收来自流量传感器的流量信号并产生相应的控制信号以控制螺旋叶片的驱动电机。
12.采用上述技术方案，根据管道中固液两相流的输送情况，可以通过管道旋流装置调节固液两相流的浓度均匀化程度。该管道旋流装置通过螺旋叶片对管道内的固液两相流进行进一步的混合，以减少固液两相流在输送管道中的沉积。螺旋叶片通过固定架安装在输送管管道内，优选地将电机及接线布置在固定架的密闭安装腔内，该固定架既起到了充当螺旋叶片及其电机的安装座的作用，还对管道内固液两相流起到剪切混合的效果。管道旋流装置还可以通过控制模块进行自动控控制，优选地根据流量传感器检测到的固液两相流的流量变化，控制螺旋叶片的转动及转速。当所输送的固液两相流中的固体颗粒发生沉积时，管道内固液两相流的流量会发生变化，控制模块控制螺旋叶片的电机带动螺旋叶片转动，对管道内固液两相流进行再次混合，从而减少固体颗粒的沉降，保证管道内固液两相流浓度均匀化。应注意，输送管管路中设置的管道旋流装置的数量没有限制，可以根据管路的长度设置多个管道旋流装置以保证固液两相流的输送效果。优选地，在各个管道旋流装置中，流量传感器位于螺旋叶片的下游，更有利于流量传感器检测到螺旋叶片的混合效果。
13.进一步设置为，所述储料罐内设有用于监测固液混合物料浓度均匀化程度的检测装置，该检测装置包括电源、分压电阻、电流表及用于采集固液混合物料电导率的双电极电导探针，该双电极电导探针插入储料罐内以与固液混合物料接触。
14.采用上述技术方案，通过检测装置可以精确地判断固液混合物料的浓度均匀化程度。检测装置通过双电极电导探针采集固液混合物料的电导率，根据电导率变化判断固液混合物料浓度是否达到均匀化，例如，当固液混合物料浓度均匀化后，固液混合物料的电导率不再发生变化，而当固液混合物料未达到均匀化时，通过双电极电导探针采集到的电导率是变化的。该检测装置通过双电极电导探针采集固液混合物料的电导率，当电导率增加时，检测装置中的电流量增加；当电导率减少时，检测装置中的电流量减少，电流量的变化通过电流表显示。当优选地，该双电极电导探针远离储料罐侧壁和离心过滤装置滤网，以保证检测准确性，进一步优选地，该双电极电导探针位于储料罐出口侧，以更准确地反应储料
罐出口处的浓度。
15.进一步设置为，所述底盘表面设有沟槽，并且所述搅拌叶上设有通孔。
16.采用上述技术方案，使得被滤网截留下的大颗粒留于底盘的沟槽中，避免高速旋转时大颗粒对转轴和最滤网撞击；搅拌叶上的通孔减少搅拌过程中的阻力，使固液混合物料的浓度更加均匀。
17.进一步设置为，所述通孔的开口处固定有柔性的扰流带，该扰流带其中一端与通孔开口处固定连接。
18.采用上述技术方案，当搅拌叶工作时，扰流带随之在储料罐内摆动，这种扰流带的扰动有助于提高储料罐管内的搅拌效率，提高了固液两相流浓度均匀化程度。
19.进一步设置为，所述储料罐出口与输送管入口之间设有调节阀门。
20.采用上述技术方案，在储料罐出口与输送管入口之间设置调节阀门，以确保储料罐内的物料充分混合。在固液混合物料达到充分混合之前，关闭调节阀门，当固液混合物料达到充分混合后，再打开调节阀门。常见的关断阀有闸阀、截止阀、球阀和蝶阀等。
21.进一步设置为，所述输送装置还包括设置在输送管管路中的离心泵，该离心泵用于提供物料输送动力或提高输送扬程。
22.采用上述技术方案，在输送管管路中间设置用于提供输送动力的离心泵，这样便于长途运输或需要提高输送扬程的情况。此外，由于输送管管内的固体沉降减少，可以有效保证进出离心泵的固液两相流的固体浓度不变，这样在关于离心泵的相关研究中是非常有利的。
23.进一步设置为，所述滤网可拆卸地安装在顶板和底盘之间。
24.采用上述技术方案，使得可以拆卸滤网，便于滤网及底盘的清洗。
25.进一步设置为，所述输送管出口与下一工段相连通，或者与储料罐相连通实现循环。
26.在另一些实施方案中，可以通过输送管将固液两相流输送下一装置或工段，从而完成固液两相流输送工作；在另一些实施方案中，可以将通过输送管将固液两相流输送至储料罐实现循环，以便于进行关于固液两相流特性的实验研究。
附图说明
27.图1为本实用新型实施例一的输送装置的装置流程图；
28.图2为本实用新型实施例一的输送装置的储料罐的结构示意图；
29.图3为本实用新型实施例一的输送装置的储料罐的俯视图；
30.图4为本实用新型实施例一的输送装置的检测装置的电路结构图；
31.图5为本实用新型实施例一的输送装置的旋流发生装置的结构示意图；
32.图6为本实用新型实施例二的输送装置的装置流程图；
33.储料罐1、进口管12、出口13、顶盖14、离心过滤装置2、电机21、转轴22、搅拌叶221、通孔222、扰流带223、底盘23、滤网24、混合腔 25、检测装置26、分压电阻262、电流表263、双电极电导探针264、顶板27、输送管3、蝶阀31、固定架321、螺旋叶片323、流量传感器324、控制模块325、离心泵35。
具体实施方式
34.下面结合附图对本实用新型作进一步描述：
35.如图1至5所示，本实施例提供了一种固液两相流浓度均匀化输送装置，该输送装置包括用于储存固液混合物料的储料罐1，储料罐1设有供固液混合物料进料的进料管12，可以向储料罐1进料固液两相预混合物料，也可以分别进料带混合的固相物料和液相物料。
36.在储料罐1内设置有与储料罐1进料管12相连通的用于使固液混合物料浓度均匀化的离心过滤装置2，通过储料罐1进料管12将固液两相物料输送至离心过滤装置2以进行过滤和充分混合。离心过滤装置2包括电机21、转轴22及安装在储料罐1内且与进料管12出口相连通的过滤筒，电机21设置在储料罐1上方，转轴22竖直设置在储料罐1内、且向上延伸穿过储料罐1顶盖与电机输出轴连接，过滤筒安装在转轴22上且随转轴22转动，过滤筒包括固定在转轴22上的顶板27和底盘23、及可拆卸地安装在顶板27和底盘23之间的滤网24，滤网24与顶板27和底盘23 围合形成用于使固液混合物料浓度均匀化的混合腔25，该混合腔25内还设有安装在转轴22上的搅拌叶221，搅拌叶221上设有通孔222，通孔222 能够避免高速旋转时大颗粒对转轴22和滤网24撞击。通孔222的开口处固定有柔性的扰流带223，该扰流带223其中一端与通孔222开口处固定连接，另一端随着搅拌叶221的转动，而在储料罐1内摆动，并形成对储料罐1内部的扰动。因此，进入混合腔25的固液混合物料在搅拌叶221 的搅拌下进行一级混合，其中固液混合物料中的部分固相大颗粒自然沉降到底盘23中；经一级混合后的固液混合物料通过筛网24进入储料罐1中，此时筛网24自然截留残余的部分大颗粒，并对储料罐1中的固液混合物料进行搅动混合，使得滤网24在横向上对固液混合物料进行过滤，同时在竖向上对固液混合物料进行二级混合。因此，经两级混合后，在储料罐 1中得到充分混合且浓度均匀的固液混合物料。应注意，除了该输送装置之外，离心过滤装置2还可以作为一种新型的离心过滤装置应用于不同领域，与现有技术相比，此离心过滤装置2通过搅拌叶223和滤网24提高了过滤和混合效率，由于滤网24可以更换，还可以进行不同尺寸颗粒的过滤。为了便于过滤筒的清理和安装，还可以在过滤筒下方设置升降装置，使得过滤筒以及离心过滤装置2可以在储料罐1内升降2。其中升降机构可以是现有技术中的常规升降装置，本领域技术人员可以容易地获得常规的升降机构并将其应用于离心过滤装置。
37.为了确保固液混合物料得到充分混合，在储料罐1中还安装有用于监测固液混合物料浓度均匀化程度的检测装置26，检测装置26包括电源 261、分压电阻262、电流表263及用于采集固液混合物料电导率的双电极电导探针264，该双电极电导探针264插入储料罐1的固液混合物料中。检测装置26通过双电极电导探针264采集固液混合物料的电导率，当电导率增加时，检测装置26中的电流量增加；当电导率减少时，检测装置 26中的电流量减少，电流量263的变化通过电流表显示，电流表263采用小量程电流表。而当固液混合物料的电导率不再发生变化时，固液混合物料浓度达到均匀化。
38.储料罐1出口13连接有用于输送固液两相流的输送管3，在储料罐1 出口13与输送管3之间设有蝶阀31。在储料罐1中的固液混合物料浓度基本稳定后，蝶阀31开启以进行固液两相流输送。该输送管3管路中设有用于使固液两相流浓度保持均匀化的一个管道旋流装置，旋流旋流装置包括设置在输送管3管道内的固定架321、安装在固定架321上的螺旋叶片323及其驱动电机，螺旋叶片323直径约为管道直径的0.6倍，固定架 321上还设有密闭的
安装腔，驱动电机安装在该安装腔内，以保证驱动电机不受固液两相流的影响。管道旋流装置还包括设置螺旋叶片323下游的流量传感器324，流量传感器324用于检测输送管内的固液两相流的流量信号；以及控制模块325，该控制模块325用于接收来自流量传感器324 的流量信号并产生相应的控制信号以控制螺旋叶片323的驱动电机。当输送管3中存在来流时，驱动电机带动螺旋叶片323转动，流体通过螺旋叶片323产生良好的剪切效果，使固液两相流在输送的过程保持浓度的均化；位于螺旋叶片323下游的流量传感器324检测流量变化，控制模块34根据流量变化来判断是否发生沉降，当管道内发生沉降时，控制模块启动驱动电机，驱动电机带动螺旋叶片323旋转，避免固体颗粒在输送管3道内的沉降。此外，控制模块325还可以控制螺旋叶片323的旋转速率。因此，通过该管道旋流装置实现管道输送的自动化控制。
39.为了便于固液两相流的长途输送或提高固液两相流的输送扬程，在输送管3管路中间还可以设置离心泵35，同时还可以根据需要在输送管3 管路中间设置其他仪器或检测仪表。输送管3出口与下一工段入口链接。
40.实施例二、如图6所示，与实施例一的区别在于装置流程，输送管3 出口与储料罐1连接，从而实现物料循环，以便于进行关于固液两相流特性的实验研究。本实用新型的输送装置既可以满足实际工业需求，还可以用于实验研究。
41.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。