专利名称:应用减低流动阻力的添加剂的方法和装置的制作方法
本发明与一种将可溶性聚合物同一种液体相混合的方法和装置有关，特别是为了制作能连续使用的减小流动阻力的溶液而将可溶性聚合物容易而有效地同一种液态溶剂的混合有关。
本发明包含这样一种方法和装置使一种聚合物溶液充分形成减小流动阻力的性能，以便在注入流动的液体中，并与液体混合，达到最佳的减小流动阻力的效果。
将添加剂或者添加物同液体相混合，并将该混合物喷射到外界层中，以便减小边界层液体与相对于液体移动的表面之间摩擦的方法和装置，已在西德书2051873和英国书1458309中所公开，上述的公知技术都是以混合物喷射到外界层中，以减小边界层液体与相对于液体移动的表面之间摩擦为减低流动阻力的机理而产生的，从目前的实验和理论分析得出的减低流动阻力的机理却为添加剂或者添加物同液体相混合，注入流动的液体中，与液体混合，压制液体在流动中波动和湍流的产生和使在外界层的液体与相对于液体移动的表面摩擦的减小，共同作用的结果，而对于管内流前者起着主要的作用，所以说公知技术所描述的方法和装置，应用于管内流的流动阻力减小，不可能达到最佳的效果。
本发明的目的，是要提出一种溶解速度快，抗剪切降解能力强，化学稳定性好的可溶性聚合物与一种中和密度的不溶性溶剂相混合，以形成一种液态分散体，即液态悬浮物，并与液体水合，使可溶性聚合物溶胀，达到舒张状态，再将形成的溶液注入流动的液体中，使之与液体均匀地混合，压制液体在流动中波动和湍流的产生并减小边界层液体与相对于液体移动的表面之间摩擦的方法和装置。本发明的基本着眼点，在于提供一个供管内流，特别是喷射流时使用的方法和装置。
本发明的设计特征在于，有一个用来存放并提供固体可溶性聚合物在非溶剂中形成液态悬浮物的容器，由柱塞泵将液态悬浮物注入预溶器的液体进口管路，并与来自液体泵输出端的高压反馈液体相混合后，进入预溶器，在预溶器中水合，使可溶性聚合物得到必要的溶胀，达到舒张状态，预溶后的添加剂在高压反馈液体的推动下，注入并通过液体泵进口管路，与流动液体一起进入液体泵，在液体泵的作用下均匀地与液体混合，然后进入排液管路，这样即提高了液体泵的效率，同时也使添加剂在排液管路中达到最佳的减小流动阻力的效果。该设计中所指的液体一般为水，但也不排除非水状的液体，例如煤油和汽油等。
上述的柱塞泵可用活塞泵代替。
由于采用了上述的设计、要使添加剂经过液体泵的作用，与液体均匀混合，这样会使添加剂在机械剪切作用下引起一定的降解，从而使减小阻力的作用降低，而采用公知技术所提的聚氧化乙烯，抗机械剪切能力较弱，而且聚氧化乙烯的抗静止降解和化学稳定性也较差，不利于同中和密度的非溶剂液体相混合形成的悬浮物长期保存，所以现选用了聚丙烯酰胺，因为其主链均含有C-C键，因而抗机械剪切和抗静止降解能力强于聚氧化乙烯，同时有聚丙烯酰胺组成的添加剂具有较强的亲水基因，所以具有速溶的特性，这样可大大地缩小预溶器的体积，并使之结构简单，最终聚丙烯酰胺分子链的相邻链环间具有相同的极性，则此种聚合物在水中易于伸展，减小流动阻力的效果优于其他的聚合物。而与聚丙烯酰胺形成悬浮物的非溶剂液体可选用四氯化碳等。
本发明将通过下述实施例和附图来详细阐明图1是本发明的装置的结构原理图。
图2是引射器〔10〕的剖视图。
图3是单向阀〔5〕的剖视图。
图4是图3的俯视图。
图5是图3沿A-A向的放大截面图。
图1所示的设计，由一个存放并提供可溶性聚合物在中和密度非溶剂中形成液态悬浮物的容器〔2〕，由柱塞泵不断地把悬浮物送入预容器〔6〕，柱塞泵是由单杆柱塞缸〔13〕、单向阀〔5〕和电机〔14〕组成，电机〔14〕转动带动一连杆，再拖动单杆柱塞缸〔13〕的柱塞往复运动，当多通阀〔3〕处于与容器〔2〕和管路〔4〕相通状态，单杆柱塞缸〔13〕的柱塞向右运动时，使单向阀中间室〔5b〕处于低压区，这样单向阀右室〔5c〕关闭，左室〔5a〕打开，悬浮物通过多通阀〔3〕及管路〔4〕，从单向阀左室〔5a〕的端口流入，吸进中间室〔5b〕;当单杆柱塞缸〔13〕的柱塞向左移动时，使单向阀中间室〔5b〕处于高压区，这样单向阀右室〔5c〕打开，左室〔5a〕关闭，悬浮物被压入右室〔5c〕，并沿管路〔12〕送至引射器〔10〕中，并与沿管路〔11〕来自液体泵〔9〕输出端的高压反馈液体混合，并进入预溶器〔6〕，可溶性聚合物在预溶器〔6〕中得到必要的溶胀后，达到舒张状态，预溶后的溶液在高压反馈液体的推动下，沿着管路〔8〕被送入液体泵〔9〕的入口管路〔7〕中，与液体进一步混合，并与流动液体一起进入液体泵〔9〕，添加剂在液体泵〔9〕的叶轮高速施转下与液体均匀混合，进入液体输出管路〔15〕，这样即提高了液体泵的效率，也大幅度地减低了液体在液体输出管路流动的阻力。
在上述的装置中，还在于有一个存放清洗液的容器〔1〕，在使用前，使多通阀〔3〕处于容器〔1〕与管路〔4〕相通的状态，使清洗液通过重力的作用流入单杆柱塞缸〔13〕的工作腔和单向阀〔5〕中，排除里面的空气，使柱塞泵的效率提高。在使用后，使多通阀处于容器〔1〕与管路〔4〕相通的状态，使清洗液吸入柱塞泵中进行清洗，以便下次使用。
上述的预溶器〔6〕，因为要使可溶性聚合物得到必要溶胀，达到舒张状态，即要在预溶器〔6〕中预溶13秒钟以上，所以在预溶器〔6〕中安装了一块以上的导流隔板以延长聚合的预溶时间。
该设计的装置适用于消防、水力采矿、水力施工等的各种领域，特别适用于消防，该装置能安装在汽车和船上，在不改变原有的设备情况下，可以大大地提高工作能力，喷射流的密集度和射程，都有很大的提高，对大火场或高层建筑灭火更为有效。
图2所示的引射器〔10〕它是一个文丘里管，用来引射悬浮物，使与高压反馈液体很好的混合，同时利用引射器的低压区，达到低柱塞泵的背压，从而降低电机的功率。
图3和图4所示的单向阀〔5〕是由阀体〔16〕、内阀体〔19〕，导向盖〔20〕、两个弹簧〔20、21〕和二个阀〔17、18〕组成一个中间室和左右相对的二个普通单向阀，在内阀体〔19〕和导向盖〔22〕，设有引导阀门导向杆〔17a、18a〕运动的导向孔〔22a、19b〕，因为悬浮物中存在颗粒可能使导向孔阻塞，所以把导向杆〔17a、18a〕设计为多边形，使导向杆〔17a、18a〕与导向孔〔22a、19b〕之间为线接触，从图5可看出导向杆〔18a〕采用四边形，又因为导向盖〔22〕上的导向孔〔22a〕为盲孔，为了导向孔〔22〕内的悬浮物能迅速排出而在导向盖〔22〕的导向管的径向开有很多的通孔。为了使阀门〔17、18〕与阀口之间能很好的密封在两个阀门〔17、18〕与阀口的接触面上各贴上了一个橡皮片〔23、24〕，并相应地在阀口设有一卡圈〔16a、19a〕，因为聚合物为颗粒状会造成阀门与阀口的密封不紧而大大降低柱塞泵的工作效率，而采用了上述的设计就消除了聚合物颗粒在阀门与阀口之间造成密封不紧的现象。
本发明中的可溶性聚合物一般指可溶性的高分子线型的粘弹性聚合物，述语“水合”同样也包括在一种对所溶解物质适宜的溶剂，例如煤油、汽油对非水状聚合物溶解，达到具有减小流动阻力的性能。
权利要求
1.用于供给阻力减小添加物的装置，该装置有一用来提供固体可溶性聚合物在中和密度的非溶性溶剂中形成液态悬浮物的容器[2]，有一将液态悬浮物水合溶胀的预容器[6]，其特征在于，液态悬浮物由柱塞泵或活塞泵送入预溶器[6]的，还在于有这样的装置，将在预溶器中水合溶胀形成的溶液注入流动的液体中，并与液体均匀混合。
2.根据权利要求
1所述的装置，其特征在于预溶器〔6〕中设有一个以上的导流隔板。
3.根据权利要求
1所述的装置，其特征在于在液体泵输出管路〔15〕与液体泵入口管路〔7〕之间有一管路〔11〕、预溶器〔6〕和管路〔8〕组成的回路。
4.根据权利要求
1所述的装置，其特征在于连通液体泵输出管路〔15〕的管路〔11〕，预溶器〔6〕及柱塞泵或活塞泵的输出管路〔12〕之间有一引射悬浮物的引射器。
5.根据权利要求
1所述的装置，其特征在于柱塞泵是由单杆柱塞缸〔13〕，单向阀〔5〕和电机〔14〕所组成。
6.根据权利要求
5所述的单向阀〔5〕，其特征在于由阀体〔16〕，内阀体〔19〕，导向盖〔20〕、弹簧〔20、21〕和二个阀门〔17〕、〔18〕组成一个中间室和左右相对的二个普通单向阀。
7.根据权利要求
5所述的单向阀〔5〕，其特征在于阀门导向杆〔17a、18a〕与阀体导向孔〔22a、19b〕之间是线接触。
8.根据权利要求
5所述的单向阀〔5〕，其特征在于在两个阀口〔17、18〕各有一卡圈〔16a、19a〕。
9.根据权利要求
5所述的单向阀，其特征在于两个阀门〔17、18〕与阀口的接触面上各贴有一个橡胶片〔23、24〕。
10.根据权利要求
6所述的导向盖〔22〕的导向管径向开有很多的通孔。
11.供给一种阻力减小添加物的方法，该方法为将一种可溶性聚合物与一种中和密度的非溶性溶剂相混合，以形成一种液态悬浮物，再将该悬浮物与液体水合，其特征在于水合到使可溶性聚合物，达到舒张状态，再将所形成的溶液注入流动的液体中，并使该溶液均匀地与液体混合。
12.根据权利要求
11所述的方法，其特征在于可溶性聚合物为聚丙烯酰胺，液体为水、非溶性溶剂为四氯化碳。
13.根据权利要求
11所述的方法，其特征在于水合可溶性聚合物，达到舒张状态要13秒时间以上。
专利摘要
本发明为一种将可溶性聚合物同一种液体混合，形成减阻的性能，注入流动的液体中，并与液体混合，使液体流动阻力减小的方法和装置。它适用于消防、水力采矿、水力施工等各种领域，特别适用于消防，该装置可安装在汽车和船上。在不改变原有的设备情况下，大大提高喷射流的密集度和射程，对大火场或高层建筑的灭火，提供方便。
文档编号B01F3/08GK86100576SQ86100576
公开日1987年2月11日 申请日期1986年5月13日
发明者赵学瑞, 徐桂中 申请人:上海机械学院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan