一种测量管输煤浆安息角和滑移角的装置的制作方法

1.本发明属于管道输送浆体性质测量设备技术领域，涉及一种测量管输煤浆安息角和滑移角的装置。


背景技术：

2.固液两相流长距离管道安全输送需建立在浆体流变特性和泵输环节稳定的前提下，否则在停车时出现煤粒滑移而形成堵管的现象，造成重大经济和安全损失，因此管道在起伏地形上的敷设角度需小于浆体滑移角(如图1所示)和安息角的最大值。
3.申请日2015年7月13日的《一种浆体滑动角和安息角的测量装置》(公告号cn 204831963 u)可知，安息角的测定公式为其中β为实验设定的初始角度，d为浆体玻璃管的直径，o点为浆体玻璃管与水平面og的交点，a点为固体颗粒面与水面下交点，c点为固体颗粒面与水面上交点，f点为a点在水平面ef上的垂点，b点为水面与浆体玻璃管的左交点，d点为水面与浆体玻璃管的右交点，ac为固体颗粒沉降面，e点为ac面在上水平面ef上的延长线交点，g点为ac面在下水平线上og上延长线交点，ab为沉降面下端与清水面左端沿浆体玻璃管的距离，cd为沉降面上端与清水面右端沿玻璃管的距离，角度∠ced为管内固体沉降面与水平面的夹角α2，即安息角。具体见图2。
4.目前滑移角和安息角的测量装置存在以下弊端：
5.1.操作不方便，需根据活动端高度调节角度，精度难以掌控，；
6.2.人为操作主观因素多，误差较大；
7.3.测量结果需进行高度、角度、坡度换算，结果不直观；
8.4.安息角需要测量固体沉降面下端与清水面左端沿浆体玻璃管的距离，测量固体沉降面上端与清水面右端沿玻璃管的距离，浆体玻璃管直径，最后进行计算；
9.5.浆体玻璃管直径、长度需与测量装置相匹配，普适性较差。


技术实现要素：

10.本发明的目的是提供一种测量管输煤浆安息角和滑移角的装置，解决了现有测量装置中存在的操作不便、误差大的问题。
11.本发明所采用的技术方案是，一种测量管输煤浆安息角和滑移角的装置，包括支撑平板，支撑平板的两端分别设有用于固定浆体玻璃管的橡胶固定带，支撑平板的中部还设置有电子数显水平尺；
12.支撑平板的底部两端分别通过支架轴承连接有两个斜支撑，其中一个斜支撑a的下端焊接在齿轮轴承上、另一个斜支撑b的下端焊接在内圈齿轮的中心轴上，还包括与齿轮轴承同轴的外圈齿轮，内圈齿轮分别与齿轮轴承和外圈齿轮相互啮合旋转；齿轮轴承中心套设有一中心轴，中心轴连接有一方向朝下的连接杆，连接杆上设置有纵向布置的滑轨，滑轨上设置有滑块；滑块上连接有斜向上方的曲轴长杆，曲轴长杆另一端连接在曲轴轴承的
内轴上；外圈齿轮上连接有曲轴短杆，曲轴短杆的另一端连接在曲轴轴承的外轴上，曲轴轴承上设置有曲轴把手；
13.滑轨的内侧两边设有三角花边，滑块内部嵌有弹簧片，弹簧片卡在三角形花边的凹槽处来固定位置。
14.斜支撑b作为活动支架，长度为l
b
，斜支撑a长度为l
a
，其中l
a
‑
l
b
＝r1+2r2，l
a
＝10r1，l
b
＝8r1，r1为齿轮轴承的半径，r2为内圈齿轮的半径，r3为外圈齿轮的半径，当支撑平板处于水平时，斜支撑a、斜支撑b分别与垂直方向的夹角为45
°
；
15.齿轮轴承的半径r1、内圈齿轮的半径r2和外圈齿轮半径r3之间的关系为：r1+2r2＝r3，r1＝2r2。
16.本发明的特点还在于
17.连接杆的下端固定在三脚架上。
18.浆体玻璃管一端通过螺纹橡胶塞密封，另一端通过橡胶直塞密封，留在玻璃管外侧的塞子均为圆台状。
19.支撑平板由两个相互配合的“l”形宽度伸缩部件互补叠放构成，两个“l”形宽度伸缩部件的接触面为相互匹配的波浪形，可调节支撑平板的宽度。
20.宽度伸缩部件的长度方向一边的材质为带有弧度的橡胶边。
21.电子数显水平尺的底部带有磁石，可根据需求自由移动。
22.支撑轴承包括内套筒和外套筒，内套筒和外套筒之间镶嵌有一圈滚珠，穿过内套筒的中心轴两端内嵌固定在支撑平板中，斜支撑a和斜支撑b分别连接在外套筒上，其中外套筒可绕中心轴自由旋转。
23.浆体玻璃管一端装有排气口。
24.本发明的有益效果如下：
25.(1)浆体玻璃管两端的塞子不会影响放置角度，外露的塞子便于装卸和玻璃管清洗。
26.(2)浆体玻璃管一端装有排气口，以平衡管内外压差，避免因压差影响管内浆体自由滑动而影响测定结果。
27.(3)伸缩支撑平板长度比浆体玻璃管短，故玻璃管长度不受限；伸缩支撑平板的宽度可根据浆体玻璃管的直径调节，故适用于不同长度、不同直径的浆体玻璃管进行角度测量。
28.(4)伸缩支撑平板的长边为带有弧度的橡胶边，可完全贴合浆体玻璃管外壁，增大接触摩擦力。
29.(5)伸缩支撑平板上的橡胶固定带可固定浆体玻璃管，避免在调整角度时，玻璃管受浆体重力影响而滑落。
30.(6)转动曲轴手把即可调整伸缩支撑平板的角度，操作简单，易于调整，精度高。
31.(7)将滑块固定在滑块轨道上，确保避免因伸缩支撑平板上重力分布不均而发生曲轴转动，使角度发生变化。
32.(8)电子数显水平尺为电池式，便携；底部带有磁石，根据需求可自由移动，测定不同位置的角度；测量精度高，为
±
0.2
°
；内置水平和垂直水泡，可实现自主校零。
33.(9)电子数显水平尺可自动实现角度、坡度转化，读数直观、方便。
34.(10)测定浆体安息角时，可将电子数显水平尺的底部与固体沉积面平行放置，即可测定固体沉积面与水平面的角度，无需测量固体沉降面下端与清水面左端沿浆体玻璃管的距离，固体沉降面上端与清水面右端沿玻璃管的距离和浆体玻璃管直径，无需计算安息角∠ced。
附图说明
35.图1为滑移角测量角度示意图；
36.图2为安息角测量角度示意图；
37.图3是本发明一种测量管输煤浆安息角和滑移角的装置的主视图；
38.图4是本发明一种测量管输煤浆安息角和滑移角的装置的侧视图；
39.图5是本发明一种测量管输煤浆安息角和滑移角的装置的斜支撑a、b连接处局部图；
40.图6是本发明的滑块局部图；
41.图7是本发明的浆体玻璃管主视图；
42.图8是本发明的曲轴长杆和曲轴短杆连接局部主视图；
43.图9是本发明的曲轴长杆和曲轴短杆连接局部侧视图；
44.图10是本发明的斜支撑a、b连接处立体图；
45.图11是本发明的支架轴承连接处立体图。
46.图中，1.电子数显水平尺，2.支撑平板，3.橡胶固定带，4.支架轴承，5.斜支撑a，6.斜支撑b，7.曲轴把手，8.曲轴轴承，9
‑
1.曲轴长杆，9
‑
2.曲轴短杆，10.滑轨，11.滑块，12.三角支架，13.齿轮轴承，14.内圈齿轮，15.外圈齿轮，16.三角花边，17.弹簧片，18.橡胶边，19.“l”形宽度伸缩部件，20.浆体玻璃管，21.排气口，22.螺纹橡胶塞，23.橡胶直塞。
具体实施方式
47.下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
48.本发明一种测量管输煤浆安息角和滑移角的装置，如图3所示，包括支撑平板2，支撑平板2的两端分别设有用于固定浆体玻璃管20的橡胶固定带3，支撑平板2的中部还设置有电子数显水平尺1，电子数显水平尺为电池式，便携；
49.支撑平板2的底部两端分别通过支架轴承4(如图11所示)连接有两个斜支撑，其中一个斜支撑a5的下端焊接在齿轮轴承13上、另一个斜支撑b6的下端焊接在内圈齿轮14的中心轴上，还包括与齿轮轴承13同轴的外圈齿轮15，内圈齿轮14分别与齿轮轴承13和外圈齿轮15相互啮合旋转(如图5、图10所示)；齿轮轴承13中心套设有一中心轴，中心轴连接有一方向朝下的连接杆，连接杆上设置有纵向布置的滑轨10，滑轨10上设置有滑块11；滑块11上连接有斜向上方的曲轴长杆9
‑
1，曲轴长杆9另一端连接在曲轴轴承8的内轴上；外圈齿轮15上连接有曲轴短杆9
‑
2，曲轴短杆9
‑
2的另一端连接在曲轴轴承8的外轴上(如图8、图9所示)，曲轴轴承8上设置有曲轴把手7。
50.滑轨10的内侧两边设有三角花边16，滑块11内部嵌有弹簧片17，弹簧片17卡在三角形花边16的凹槽处来固定位置，滑轨的两端还设置有限制滑块11的限位板，如图6所示。
51.连接杆的下端固定在三脚架12上。
52.浆体玻璃管20一端通过螺纹橡胶塞22密封，另一端通过橡胶直塞23密封，留在玻璃管外侧的塞子均为圆台状，如图7所示。
53.斜支撑b6作为活动支架，长度为l
b
，斜支撑a5长度为l
a
，其中l
a
‑
l
b
＝r1+2r2，l
a
＝10r1，l
b
＝8r1，r1为齿轮轴承13的半径，r2为内圈齿轮14的半径，r3为外圈齿轮15的半径，当支撑平板2处于水平时，斜支撑a5、斜支撑b6分别与垂直方向的夹角为45
°
；
54.齿轮轴承13的半径r1、内圈齿轮14的半径r2和外圈齿轮15半径r3之间的关系为：r1+2r2＝r3，r1＝2r2。
55.支撑平板2由两个相互配合的“l”形宽度伸缩部件19互补叠放构成，两个“l”形宽度伸缩部件19的接触面为相互匹配的波浪形，可调节支撑平板2的宽度。
56.宽度伸缩部件19的长度方向一边的材质为带有弧度的橡胶边。
57.电子数显水平尺1的底部带有磁石，可根据需求自由移动。
58.支撑轴承4包括内套筒和外套筒，内套筒和外套筒之间镶嵌有一圈滚珠，穿过内套筒的中心轴两端内嵌固定在支撑平板2中，斜支撑a5和斜支撑b6分别连接在外套筒上，其中外套筒可绕中心轴自由旋转，满足斜支撑a5和b6的旋转需求。
59.浆体玻璃管20一端装有排气口21。
60.斜支撑a5、斜支撑b6与支架轴承连接的形状均为“t”形，用于稳定伸缩支撑平板；斜支撑b6作为活动支架，长度为l
b
，斜支撑a5长度为l
a
，其中l
a
‑
l
b
＝r1+2r2，l
a
＝10r1，l
b
＝8r1，(其中，r1为齿轮轴承13的半径，r2为内圈齿轮14的半径，r3为外圈齿轮15的半径)，且当支撑平板2处于水平时，斜支撑a5、b6分别与垂直方向的夹角均为45
°
，如图3、图4所示。
61.齿轮轴承13半径r1、内圈齿轮14半径r2和外圈齿轮15半径r3之间的关系为：r1+2r2＝r3，r1＝2r2。
62.齿轮轴承13固定不动，外圈齿轮15与齿轮轴承13为同轴设计。
63.外圈齿轮15可由曲轴短杆9
‑
2带动旋转，内圈齿轮14可由外圈齿轮15带动啮合旋转。
64.弹簧片17内嵌在滑块10中，弹簧片的形状类似“w”，上面的的三个点和下面的2个点均和滑块内壁接触。
65.内圈齿轮14分别与齿轮轴承13和外圈齿轮15相互啮合旋转，所以内圈齿轮的中心轴相对地面的位置在啮合旋转过程中发生变化，从而带动斜支撑b6下端位置发生变化，使支撑平板2右端高度变化，左端绕支架轴承4的中心轴旋转，最终实现支撑平板2角度变化。
66.测定前用电子数显水平尺1内气泡进行自身水平度校正，用电子数显水平尺1校正整个测量装置的水平度。往浆体玻璃管20内充满煤浆，通过排气口21平衡浆体玻璃管20内外压强，堵塞橡胶直塞22，把浆体玻璃管20放置在伸缩支撑平板上面，调节支撑平板2的宽度，使两侧橡胶边18紧贴外管壁，用橡胶固定带3固定浆体玻璃管20。转动曲轴把手7，由曲轴短杆9
‑
2带动外圈齿轮15旋转，内侧齿轮14啮合旋转，从而使斜支撑b6下端位置发生变化，带动支撑平板2绕支架轴承4旋转，调整平板支撑2的角度。曲轴长杆9
‑
1、曲轴短杆9
‑
2之间通过曲轴轴承8旋转，将圆周运动转变成直线运动，带动滑块11的内置弹簧片17在滑轨10的内侧三角花边16上滑动，到达目标角度后，滑块11的内置弹簧片17自动卡在滑轨10的内侧三角形花边16上进行固定，静置一段时间后，用电子数显水平尺1测定相应的角度α和坡度i。
67.滑移角的测量方式：测定前用电子数显水平尺1进行支撑平板2校零处理，密封矿浆玻璃管20螺纹橡胶塞22一端，从橡胶直塞23一端倒满煤浆并进行密封，调节排气口21，使管内外压强相等，把浆体玻璃管20放置在支撑平板2上面，调节支撑平板2的宽度，使两侧橡胶边18紧贴外管壁，用橡胶固定带3固定浆体玻璃管20。晃动管内浆体使其均匀，水平静置24h后，保持螺纹橡胶塞22一端静置不动，缓慢转动曲轴把手7，曲轴短杆9
‑
2带动外圈齿轮15旋转，内侧齿轮14啮合旋转，从而使斜支撑b6下端位置发生变化，带动支撑平板2绕支架轴承4旋转，调整其角度。曲轴长杆9
‑
1带动滑块11的内置弹簧片17在滑轨10的内侧三角形花边16上滑动。当观测到管内煤粒处于将要滑动的状态时，将滑块11的内置弹簧片17自动卡在滑轨10的内侧三角花边16上进行固定，把电子数显水平尺1吸附在伸缩支撑平板2上，读取浆体玻璃管20与水平面的角度α1和坡度i1，多次测量取平均值，此时的角度α1即煤浆滑移角，对应的坡度i1为煤浆滑移坡度，具体测量方式如图1所示。
68.安息角的测量方式：测定前用电子数显水平尺1进行支撑平板2校零处理，密封矿浆玻璃管20螺纹橡胶塞22一端，从橡胶直塞23一端倒满煤浆并进行密封，调节排气口21，使管内外压强相等，晃动管内浆体使其均匀，把浆体玻璃管20放置在支撑平板2上面，调节支撑平板2的宽度，使两侧橡胶18紧贴外管壁，用橡胶固定带3固定浆体玻璃管20。缓慢转动曲轴把手7，曲轴9带动外圈齿轮15旋转，内侧齿轮14啮合旋转，从而使斜支撑b6下端位置发生变化，带动支撑平板2绕支架轴承4旋转，调整支撑平板2的角度处于初始角度β，同时，曲轴9带动滑块11的内置弹簧片17在滑轨10的内侧三角花边16上滑动并进行固定。在初始角度β下静置24h，检查固液沉积分层面形态，将电子数显水平尺1底部与之平行放置，读取固液分层面与水平面角度α2和坡度i2，多次测量取平均值，此时的角度α2即煤浆滑移角，对应的坡度i2为煤浆安息坡度，测量方式如图1所示；
69.确定管道实际敷设坡度：比较滑移角α1与安息角α2大小，管道实际敷设角度需小于(i1，i2)
max
。