一種固液兩相流泵耐久性試驗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種固液兩相流泵耐久性試驗裝置。該試驗裝置由主回路、溫度調(diào)節(jié)裝置、吸入高度調(diào)節(jié)機構(gòu)以及流量調(diào)節(jié)裝置等組成。在固液兩相流泵磨損試驗中，引入了旁路循環(huán)系統(tǒng)，保證介質(zhì)中固體顆粒不沉淀。以橡膠軟管的彈性變形減小過流面積為原理，方便快捷地調(diào)節(jié)系統(tǒng)流量并減小裝置磨損?；趦上嗔鹘橘|(zhì)自動沉降分層規(guī)律，設(shè)計泵進口吸入管位置調(diào)節(jié)裝置，解決了不同濃度兩相流的獲取難題。在混合罐外焊接鋁合金散熱片，以滿足可靠性試驗的散熱要求。
【專利說明】一種固液兩相流泵耐久性試驗裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明為一種固液兩相流泵耐久性試驗裝置，解決試驗管路等的磨損問題，屬于泵試驗裝置領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]渣漿泵是輸送固液兩相流介質(zhì)的關(guān)鍵性設(shè)備。由于其可以輸送不同固體顆粒密度、粒徑、體積濃度、硬度等兩相流體，并且輸送的固體顆粒半徑范圍大，固液混合流體流速較高、流量較大，所以廣泛應(yīng)用于采礦、冶金、煤炭、水力、電力、交通、造紙、環(huán)保等行業(yè)。但由于渣漿泵的使用條件一般比較惡劣、零部件的破壞極為嚴(yán)重，泵的磨損問題尤其突出，所以目前渣漿泵試驗中研究的主要內(nèi)容為其耐磨性問題。目前國內(nèi)外尚未有完善的真實兩相流耐久性試驗臺，對泵的過流部件的耐磨性進行長期可靠性測試，本發(fā)明在此背景下提出，本發(fā)明即為一種兩相流泵耐久性試驗裝置及其試驗方法。在渣漿泵磨損試驗中，引入了旁路循環(huán)系統(tǒng)解決了顆粒沉降問題，采用橡膠軟管的彈性變形原理，發(fā)明了一種可調(diào)節(jié)過流面積以達(dá)到節(jié)流和調(diào)節(jié)流量的特種閥門；基于兩相流渣漿在容器中具有自動沉降分層的作用，在混合罐不同位置兩相流渣漿的濃度不同，從而解決不同濃度渣漿的獲得問題。因此該試驗臺具有穩(wěn)定性和可靠性，能夠大大地提高渣漿泵試驗臺的耐磨性和使用壽命。
[0003]經(jīng)檢索，渣漿泵固液兩相流三維湍流及沖蝕磨損特性研究(吳波.渣漿泵固液兩相流三維瑞流及沖蝕磨損特性研究.中南大學(xué).2010.pp.109?110) —文中涉及的洛衆(zhòng)泵性能試驗臺主要由電機、試驗泵、壓力表、流量計、管路、閥門、料漿池、料漿調(diào)配裝置以及測試系統(tǒng)構(gòu)成。但該試驗臺中閥門是通過串聯(lián)幾個閘閥來解決其開度過小的問題，然而并沒有從本質(zhì)上解決其磨損性問題，而且該試驗臺中沒有考慮溫度對試驗臺的影響情況，且沒有充分利用其渣漿自身的沉降作用，明顯存在缺陷，不適合長久可靠性試驗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0005]該固液兩相流泵試驗臺主要由主回路、溫度調(diào)節(jié)裝置、吸入高度調(diào)節(jié)機構(gòu)以及固液兩相流流量調(diào)節(jié)裝置、兩相流循環(huán)回路等相關(guān)回路組成，其中主回路由混合罐、水泵固定基座、試驗泵、水泵入口、耐磨橡膠軟管、流量計、水泵出口、冷卻水管路等管路組成。主回路與固液兩相流流量調(diào)節(jié)裝置通過法蘭連接，主回路與兩相流循環(huán)回路也是通過法蘭相連接，吸入高度調(diào)節(jié)機構(gòu)焊接于固液兩相流流量調(diào)節(jié)裝置之上；其特征在于所述固液兩相流流量調(diào)節(jié)裝置內(nèi)置凸輪為圓形偏心輪，通過手輪調(diào)節(jié)偏心輪的旋轉(zhuǎn)角度來擠壓橡膠軟管，橡膠軟管發(fā)生彈性變形改變渣漿的過流面積，橡膠軟管兩端流場變化均勻、中部可節(jié)流，實現(xiàn)渣漿流量調(diào)節(jié)和節(jié)流的作用；吸入高度調(diào)節(jié)機構(gòu)由兩種元件連接在一起，通過調(diào)節(jié)兩者間的相對位置關(guān)系調(diào)節(jié)高度；溫度調(diào)節(jié)裝置通過焊接散熱片實現(xiàn)溫度的調(diào)節(jié)。主回路從混合罐下部吸入兩相流，兩相流流經(jīng)管路進入試驗泵進口，試驗泵把兩相流介質(zhì)打出再通過出水管路從混合罐的上部流入混合罐內(nèi)，實現(xiàn)介質(zhì)循環(huán)和泵耐久性試驗。[0006]本發(fā)明的創(chuàng)新點之一:流量調(diào)節(jié)裝置。在管路系統(tǒng)通常采用閥門調(diào)節(jié)水泵的揚程，但在閥門關(guān)小時，通過閥門的渣漿兩相流流速很高，并在閥門前后產(chǎn)生漩渦，對閥門內(nèi)部產(chǎn)生嚴(yán)重磨損，因而傳統(tǒng)意義上一般采用串聯(lián)幾個閘閥的形式以解決單個閥門開度過小的問題，雖閘閥流體阻力小、開閉較省力介質(zhì)、流向不受限制然而這并沒有從本質(zhì)上解決閥門的磨損問題，因此本發(fā)明提出一種固液兩相流流量調(diào)節(jié)裝置，該裝置由支撐板、橡膠軟管、彈性擠壓板、調(diào)節(jié)桿、隨動板、凸輪、控制手輪組成。
[0007]所述的凸輪為圓形偏心輪。
[0008]所述的橡膠軟管為耐磨橡膠波紋管，試驗充分利用其極好地耐磨性和壓縮性，從而極大地提高試驗臺的使用壽命并且方便地調(diào)節(jié)吸入口的高度。
[0009]所述的支撐板件為方形盒狀金屬元件，其手輪旋轉(zhuǎn)的一側(cè)左右兩側(cè)各有一小塊金屬板以使橡膠波紋管和圓形偏心輪進口于其內(nèi)部，偏心輪旋轉(zhuǎn)中心處通過元件固定于支撐板內(nèi)部使其旋轉(zhuǎn)中心的相對位置不變。該支撐板件一側(cè)焊接于法蘭處其寬度大于橡膠軟管、圓形偏心輪的距離之和以滿足旋轉(zhuǎn)空間，隨動板寬度略小于支撐板的寬度，以保證其能夠調(diào)節(jié)橡膠軟管的過流面積而不左右晃動，偏心輪的大徑略大于橡膠軟管的過流寬度，橡膠波紋管的寬度為實際閥門寬度的1.3倍以考慮實際工作時軟管的變形。
[0010]所述的手輪，通過其調(diào)節(jié)偏心輪的旋轉(zhuǎn)角度來擠壓橡膠軟管，橡膠軟管發(fā)生彈性變形改變兩相流的過流面積，軟管兩端流場變化均勻、中部可節(jié)流，該回路實現(xiàn)了吸入口渣漿流量調(diào)節(jié)和節(jié)流的作用。
[0011 ] 該回路結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，從本質(zhì)上解決了閥門處的磨損問題，極大地提高了閥門處的使用壽命，改善了其耐磨性能。
[0012]本發(fā)明的創(chuàng)新點之二:固液兩相流泵試驗臺是閉式系統(tǒng)，所以在水泵運行的過程中，水泵對兩相流介質(zhì)做功轉(zhuǎn)化的熱量會使介質(zhì)溫度升高，當(dāng)介質(zhì)溫度高于環(huán)境溫度時，介質(zhì)也會向周圍散發(fā)熱量。熱量的變化會對泵的汽蝕性能產(chǎn)生影響，汽蝕又會影響試驗泵的能量特性、引起震動和噪音，并破壞其過流部件表面，且汽蝕破壞可能會大大降低試驗泵的使用周期，嚴(yán)重時甚至?xí)a(chǎn)生葉片斷裂或外殼穿孔等重大事故。所以為了保證試驗的長期順利進行，該發(fā)明引入了散熱裝置，散熱片焊接于混合罐外，且為鋁合金散熱片，實現(xiàn)自然冷卻散熱。其價格低廉，重量較輕，具有良好的散熱性能，可以滿足散熱的要求，并且便于安裝和維修。
[0013]由于兩相流在實際試驗中的自動沉降分層作用，在試驗的混合罐中，其不同的高度處兩相流的濃度不同，因此可以通過調(diào)節(jié)吸入管的高度以在混合罐中獲得不同濃度的流體。
[0014]吸入高度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)中，其調(diào)節(jié)機構(gòu)為螺紋連接，是由兩種元件連接在一起的，通過調(diào)節(jié)兩者間的相對位置關(guān)系來調(diào)節(jié)高度，即通過連接元件將螺桿的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為豎直方向的運動。固定該結(jié)構(gòu)的支架上鉆有螺紋孔，螺桿頂部焊接有手輪，螺桿螺紋部分與支架螺紋孔相配合，下部與連接元件相連接，該連接元件為中空圓柱形，螺桿與連接元件間有約2_間隙，調(diào)節(jié)桿焊接于連接元件下部且固定于進口法蘭處。手動旋轉(zhuǎn)手輪從而使螺桿作旋轉(zhuǎn)運動，帶動連接部件運動，從而改變調(diào)節(jié)桿的豎直方向的位置，且橡膠波紋管具有可壓縮性，在調(diào)節(jié)桿的帶動下壓縮波紋管改變進口法蘭的位置，實現(xiàn)兩相流吸入口高度的調(diào)節(jié)。
[0015]本發(fā)明的創(chuàng)新點之三:由于壓力傳感器的一次元件(如孔板、遠(yuǎn)傳測量接頭等)在渣漿泵管路中極易堵塞，從而使其在測量時出現(xiàn)故障。為解決此問題，本發(fā)明在測量出口壓力時于壓力傳感器處引入了渣漿兩相流過濾網(wǎng)裝置，即在出口管路處連接一小管路，管路中置入過濾網(wǎng)片以過濾部分兩相流渣漿從而防止壓力傳感器發(fā)生堵塞，保證試驗過程中正常測量泵進出口壓力，以監(jiān)控泵的性能。結(jié)合發(fā)明的試驗裝置，并提出了一套適用于固液兩相流泵耐久性試驗方法。
[0016]本發(fā)明的有益之處在于:在固液兩相流泵試驗臺運行時，能夠通過進口閥門處橡膠軟管的變形，改變過流面積，調(diào)節(jié)水泵兩相流渣漿的流量，而不會對管路造成明顯磨損，從而達(dá)到快捷、方便地控制吸入口渣漿流量的目的；在混合罐冷卻循環(huán)回路外焊接鋁合金散熱片以滿足散熱要求；并且巧妙地利用兩相流渣漿的自動沉降作用，在不同的高度方便地獲得不同濃度的渣漿；主回路壓力測量處引出一段管路，管路中置入過濾網(wǎng)片以過濾部分兩相流雜質(zhì)從而防止壓力傳感器發(fā)生堵塞，保證實驗的正常進行。通過帶有濾網(wǎng)的采壓裝置，實現(xiàn)了泵進出口壓力的采集，可對泵揚程進行實時監(jiān)控，并提出一種試驗方法；并且，在混合罐下方置有沉淀箱以回收利用該兩相流，起到了環(huán)保的作用。
[0017]本發(fā)明解決了常規(guī)試驗臺閥門磨損問題，通過散熱片熱平衡設(shè)計延長了固液兩相流泵的使用壽命，通過帶有濾網(wǎng)的采壓裝置實現(xiàn)了壓力測量，并提出了一種耐久性試驗方法，且提高了其耐磨性和長期試驗的可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是固液兩相流泵試驗臺示意圖；
[0019]圖2是固液兩相流流量調(diào)節(jié)裝置示意圖；
[0020]圖3是吸入聞度調(diào)節(jié)機構(gòu)不意圖；
[0021]圖4是壓力傳感器處兩相流過濾裝置示意圖；
[0022]圖5是壓力傳感器處兩相流過濾濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖6是鋁合金散熱片外形主視圖和俯視圖。
[0024]圖1中，1.進口測壓罐過濾網(wǎng)片，2.進口壓力傳感器，3.出口壓力傳感器，4.散熱片，5.法蘭，6.橡膠軟管，7.閘閥，8.沉淀箱，9.混合罐，10.吸入高度調(diào)節(jié)機構(gòu)，11.循環(huán)回路固液兩相流流量調(diào)節(jié)裝置，12.兩相流循環(huán)泵，13.高度調(diào)節(jié)支架，14.觀望鏡，15.主回路固液兩相流流量調(diào)節(jié)裝置，16.流量采集裝置，17.兩相流試驗泵，18.轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩儀，19.聯(lián)軸器,20.電機,21.試驗泵安裝固定基座。
[0025]圖2中，22.支撐板，6.橡膠軟管，23.彈性板，24.調(diào)節(jié)桿，25.隨動板，26.偏心輪，27.旋轉(zhuǎn)角度調(diào)節(jié)手輪。
[0026]圖3中，28.高度調(diào)節(jié)手輪，29.墊片，30.螺桿，31.連接件，32.調(diào)節(jié)桿。
【具體實施方式】
[0027]以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)描述:
[0028]請參見附圖1，試驗具體方法為:根據(jù)兩相流試驗要求，配制兩相流介質(zhì)的粒度和濃度，啟動兩相流循環(huán)泵(12)，保證混合罐(9)中的兩相流介質(zhì)的均勻性，防止沉淀或不均勻。兩相流試驗泵(17)、電機(20)固定于試驗泵安裝固定基座(21)上，啟動兩相流試驗泵(17),該試驗中底部厚度為20mm,齒厚為16mm,齒高為150mm的散熱片(4)焊接與混合罐(9)外部，試驗進行時從混合罐(9)內(nèi)部吸入兩相流介質(zhì)，進入橡膠波紋管(6)，流經(jīng)法蘭(5)，兩相流介質(zhì)沿管路流動至觀望鏡(14)處，通過觀望鏡(14)可以觀察到管路內(nèi)部的流動情況，由泵進口壓力傳感器(3)和出口壓力傳感器(2)測量壓力的大小，在該處由過濾濾網(wǎng)(I)的過濾作用將雜質(zhì)過濾，防止傳感器堵塞，保證實驗的準(zhǔn)確性，且過濾濾網(wǎng)孔徑為
0.2_。兩相流介質(zhì)進入試驗泵(17)，此處聯(lián)軸器(19)與電機(20)相連，并通過轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩儀(18)測量兩相流試驗泵(17)的轉(zhuǎn)速和扭矩，進而可得泵的功率。固液兩相流介質(zhì)經(jīng)過試驗泵打出后，由系統(tǒng)流量采集裝置(16)可測量泵的流量，流量調(diào)節(jié)裝置(11)改變介質(zhì)流量，實現(xiàn)不同流量工況下的試驗，該循環(huán)回路中兩相流介質(zhì)最終沿著管路進入混合罐(9)內(nèi)部。
[0029]兩相流循環(huán)泵(12)持續(xù)地從混合罐(9)中部吸入兩相流介質(zhì)，在流量調(diào)節(jié)裝置
(11)處改變介質(zhì)流量，并將其打入混合罐(9)內(nèi)，使試驗連續(xù)進行，采用計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可實時監(jiān)控泵的性能(即泵的揚程、流量、輸入功率、效率等指標(biāo))。在完成規(guī)定的試驗后，可停止試驗，將試驗泵過流部件拆開，采用稱重法對葉輪和泵體等部件分別進行稱重，定量分析泵過流部件磨損量與泵性能的關(guān)系，確定耐磨試驗結(jié)果的評價指標(biāo)；也可通過三維逆向成型技術(shù)將磨損后過流部件再次三維成型，深入分析葉輪、泵體及前后蓋板等不同部分的磨損量及其規(guī)律，定量分析不同部位的磨損程度。
[0030]流量調(diào)節(jié)裝置，請參見附圖2，偏心輪(26)固定于支撐板(22)內(nèi)部，其旋轉(zhuǎn)中心的位置不改變。兩相流介質(zhì)流經(jīng)橡膠軟管時通過手輪(27)調(diào)節(jié)偏心輪(26)的旋轉(zhuǎn)角度，偏心輪(26)推動隨動板(25)從而帶動調(diào)節(jié)桿(24)、彈性板(23)運動，從而彈性板(23)擠壓橡膠軟管(6)，軟管發(fā)生彈性變形改變兩相流的過流面積，從而快速地實現(xiàn)了對兩相流流量的調(diào)節(jié)，當(dāng)偏心輪(26)旋轉(zhuǎn)到一定位置時可以實現(xiàn)對整個回路的節(jié)流。
[0031]試驗泵進口管路的高 度調(diào)節(jié)裝置，請參見附圖3，吸入高度調(diào)節(jié)機構(gòu)(10)由支架
(13)支撐，墊片(29)增大接觸面積，避免了螺桿(30)與支架(13)連接的損壞。通過高度調(diào)節(jié)手輪(28)的旋轉(zhuǎn)帶動螺桿(30)旋轉(zhuǎn)，在連接件(31)處將螺桿(30)的旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)榇怪狈较虻倪\動，從而改變調(diào)節(jié)桿(32)的垂直位置，進而改變進口法蘭(3)的位置，實現(xiàn)對吸入口高度的調(diào)節(jié)?；旌瞎?9)內(nèi)的位置不同，兩相流介質(zhì)的濃度不同。
[0032]兩相流介質(zhì)從混合罐(9)流出，通過閘閥(7)控制兩相流介質(zhì)流出的流量，從而該兩相流介質(zhì)進入沉淀箱(8)，實現(xiàn)兩相流介質(zhì)的回收利用。
[0033]在混合罐出口處通過取樣法，測量出口處兩相流介質(zhì)的質(zhì)量m、體積V，即由濃度公式m/v計算可得固體兩相流的濃度。
【權(quán)利要求】
1.一種固液兩相流泵耐久性試驗裝置，包括主回路、溫度調(diào)節(jié)裝置(4)、吸入高度調(diào)節(jié)機構(gòu)(10)、固液兩相流流量調(diào)節(jié)裝置(11)以及兩相流循環(huán)回路組成,所述主回路與固液兩相流流量調(diào)節(jié)裝置(11)通過法蘭(5)連接，主回路與兩相流循環(huán)回路也是通過法蘭(5)相連接，吸入高度調(diào)節(jié)機構(gòu)(10)焊接于固液兩相流流量調(diào)節(jié)裝置(11)之上；其特征在于所述固液兩相流流量調(diào)節(jié)裝置(11)內(nèi)置凸輪為圓形偏心輪，通過手輪(27)調(diào)節(jié)偏心輪(26)的旋轉(zhuǎn)角度來擠壓橡膠軟管(6)，橡膠軟管(6)發(fā)生彈性變形改變渣漿的過流面積，橡膠軟管(6)兩端流場變化均勻、中部可節(jié)流，實現(xiàn)渣漿流量調(diào)節(jié)和節(jié)流的作用；吸入高度調(diào)節(jié)機構(gòu)(10)由兩種元件連接在一起，通過調(diào)節(jié)兩者間的相對位置關(guān)系調(diào)節(jié)高度；溫度調(diào)節(jié)裝置(4)通過焊接散熱片實現(xiàn)溫度的調(diào)節(jié)。
2.如權(quán)利要求1所述的固液兩相流泵耐久性試驗裝置，其特征在于吸入高度調(diào)節(jié)機構(gòu)(10)通過連接元件(31)將螺桿(30)的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為豎直方向的運動。
3.如權(quán)利要求1所述的固液兩相流泵耐久性試驗裝置，其特征在于溫度調(diào)節(jié)裝置(4)的散熱片焊接于混合罐(9)外面，散熱片為鋁合金散熱片，實現(xiàn)自然冷卻散熱。
4.如權(quán)利要求1所述的固液兩相流泵耐久性試驗裝置，其特征在于在主回路壓力測量處引出一段管路，管路中置入過濾網(wǎng)片(I)以過濾部分兩相流雜質(zhì)從而防止壓力傳感器(2)發(fā)生堵塞，保證實驗的正 常進行。
【文檔編號】F04B51/00GK203384024SQ201320300005
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月23日
【發(fā)明者】張德勝, 程成, 施衛(wèi)東, 陳刻強, 邢津, 王洪亮 申請人:江蘇大學(xué)