專利名稱:膜隔離泵的制作方法
本發(fā)明屬于固體物料管道水力運輸設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域：
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固體粒狀物料(精礦、尾礦、鋁土礦、煤、灰渣等)與水混為固液兩相流，利用管道長距離運輸是近年來崛起的，被認(rèn)為是一種與鐵路運輸具有競爭力的物料運輸方式，為各國所重視。
目前，作為物料運輸泵，已有離心泵、往復(fù)泵、油隔離泵及水隔離泵等。
離心泵(砂泵、灰泥泵、沃曼泵等)揚程低(揚程小于90m水柱)，只適于物料短距離運輸。水平運輸鐵尾礦，泵站距為2～3公里/站，較長距離運輸，就需多級泵站串聯(lián)，目前有的尾礦運輸已串聯(lián)到九級泵站。由于漿體直接進(jìn)入泵體，葉輪、護(hù)板等磨損快，使泵的壽命短、維修費用高、效率低，這些問題將隨著漿體濃度提高而加劇。
往復(fù)泵(柱塞泵、活塞泵、隔膜泵)流量小，通常最大流量200立方米/小時。這種泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修困難。由于漿體進(jìn)入隔膜泵泵體，進(jìn)入柱塞泵、活塞泵泵缸，使導(dǎo)套、活塞桿、逆止閥等成為易損件，壽命短、且更換困難，維修費用高。
油隔離泵，又稱為瑪爾斯泵。這種泵是往復(fù)泵的一種變形，它通過隔離罐，使油與礦漿隔開，防止?jié){體進(jìn)入泵缸，提高了泵的壽命。但這種泵由于是采取油與漿體直接接觸，故既有油液流失，也存在漿體中的懸浮物混入油中進(jìn)入泵缸的現(xiàn)象，從而造成油耗，又降低泵的使用壽命。又由于油與漿體直接接觸的液面控制不夠可靠，往往造成油液大量的流失，污染環(huán)境。并且流量小，不適于大流量漿體運輸。
水隔離泵，又稱為水力提升機。這種泵，水與漿體靠浮球隔離，由于浮球與罐壁有間隙，有清水流失現(xiàn)象，故清水不能閉路循環(huán);還往往有混漿現(xiàn)象出現(xiàn)，故需設(shè)清水池。為了防止浮球卡住，該泵不能運輸粒徑大于2毫米的固體物料。該泵為了控制浮球的位置和調(diào)節(jié)三個浮球的相對運動速度，需有較復(fù)雜的檢測和控制系統(tǒng)，增加了設(shè)備的復(fù)雜程度及費用。
本發(fā)明的目的就是提供一種膜隔離泵，將驅(qū)動液和漿體完全隔離，解決以上幾類泵存在的問題，實現(xiàn)高揚程、高濃度、大流量、長壽命的管道運輸;降低能源消耗、基建投資和維修費用;減少操作人員、維護(hù)人員;避免環(huán)境污染。
以下結(jié)合附圖敘述本發(fā)明的組成及工作原理。
圖一 為膜隔離泵系統(tǒng)圖。
圖二 為膜隔離泵的隔離罐的結(jié)構(gòu)圖。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的如圖一，膜隔離泵由驅(qū)動系統(tǒng)、隔離罐組、供漿系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。驅(qū)動系統(tǒng)包括一個(或幾個)清水泵〔4〕及一組控制閘閥A、B、C、D、E、F;隔離罐組由三個(或四個)隔離罐〔2〕組成，隔離罐〔2〕中設(shè)置非金屬隔膜〔3〕，將驅(qū)動液與漿體完全分開，分成兩側(cè)，其中驅(qū)動液可以是水、油或者乳化液;供漿系統(tǒng)由高位頭漿體池〔7〕(或喂料泵)及一組逆止閥〔1〕(或顆粒泥漿閘閥)組成;控制系統(tǒng)由液壓控制裝置及微機組成。
膜隔離泵工作時，清水泵〔4〕的高壓驅(qū)動液經(jīng)驅(qū)動液一側(cè)所設(shè)置的A、B、C、D、E、F六個液控閘閥交替地供給隔離罐甲、乙、丙隔膜〔3〕的上部并將回程的驅(qū)動液又交替送回清水泵〔4〕的入口;由高位頭漿體池〔7〕(或喂料泵)送來的漿體，經(jīng)漿體一側(cè)所設(shè)置的六個逆止閥〔1〕(運輸物料粒徑小于2毫米的漿體)或六個顆粒泥漿閘閥(運輸物料的粒徑大于2毫米，小于運輸管徑的五分之一)，交替送進(jìn)隔離罐甲、乙、丙的隔膜〔3〕的下部，罐中的高壓驅(qū)動液通過隔膜〔3〕的擺動將壓力能傳遞給漿體，使?jié){體交替送入外管道〔8〕，運輸?shù)街付ǖ膱鏊?。為完成運輸中流量和流動方向的調(diào)節(jié)，泵組中還有a、b、c、d、e六臺液控閘閥，一臺補水逆止閥H和一臺安全閥g。清水泵〔4〕吸入側(cè)裝有壓力表〔6〕，管道最高處有放氣裝置R。整機運行由微機控制，其工況在模擬板上模擬顯示。
膜隔離泵的隔離罐，如圖二，由上、下兩個近似半球形的零件〔9〕和〔13〕、非金屬隔膜〔3〕、金屬園盤〔14〕、密封環(huán)〔11〕、螺母〔10〕、螺桿〔12〕組成。上、下半球的出口部位為流線形，強度按壓力容器設(shè)計，中間通過法蘭連接，連接處采用密封結(jié)構(gòu)并固定非金屬隔膜〔3〕。隔膜〔3〕為一種能適應(yīng)運輸物料的化學(xué)、物理性能的非金屬制品。隔膜〔3〕的形狀近似為盆形。隔離罐連結(jié)處法蘭，采用非對稱結(jié)構(gòu)，使隔膜上、下擺動時，彎折點各異，以提高其撓曲壽命。隔膜〔3〕下面中心裝有金屬圓盤〔14〕，金屬圓盤〔14〕的直徑大于進(jìn)、出口孔徑，以便當(dāng)控制失靈時，圓盤〔14〕堵住出口且圓盤〔14〕的邊緣起密封作用，這時非金屬隔膜〔3〕貼在隔離罐的罐壁上，避免出現(xiàn)事故。
本發(fā)明與已有技術(shù)相比具有很多優(yōu)點1.由于采用膜隔離技術(shù)，使?jié){和驅(qū)動液嚴(yán)格分開，不存在混漿和驅(qū)動液流失現(xiàn)象。
2.由于沒有驅(qū)動液流失，從而可實現(xiàn)驅(qū)動液閉式循環(huán)，可淘汰驅(qū)動液池。
3.運輸介質(zhì)的粒徑大大增加。出口處采用逆止閥，可運輸小于2毫米粒徑的物料，采用閘閥，就可運輸大于2毫米，小于運輸管徑五分之一粒徑的物料。
4.揚程大，最大揚程是離心砂泵的20倍，是油隔離泵最大揚程的3倍，運輸尾礦都可一泵到尾礦壩。由于節(jié)省了中繼泵站，故節(jié)省了大量的基建投資和管理、維修費用。
5.流量大，最大流量為油隔離泵的20倍，隔膜泵的近100倍。
6.運輸漿體的濃度大，可運輸漿體的濃度小于60%。
參看圖一，詳細(xì)說明本發(fā)明的實施方案。
以運輸尾礦的粒徑小于2毫米，揚程為150米水柱，尾礦濃度30%，流量為190米3/小時的參數(shù)，實施該發(fā)明。
該方案的膜隔離泵，包括一個多級離心清水泵〔4〕，型號為150D30×6;六臺入口閥門A、B、C、D、E、F，型號為KZ743A-25型;三個隔離罐〔2〕，采用近似球形結(jié)構(gòu)，直徑為1米，其中的隔膜〔3〕采用橡膠制品;六臺出口閥門采用逆止閥〔1〕;a、b、c、d、e采用液控閘閥;清水溢水閥g;放氣裝置R;壓力表〔6〕;補水池〔5〕及補水單向閥H;濃縮池〔7〕;驅(qū)動液采用水;外管道〔8〕。
膜隔離泵工作時，首先啟動液壓控制系統(tǒng)的油泵D1、D2。油泵運行正常后，使閥b、d開啟，這時漿體進(jìn)入隔離罐甲、乙、丙的隔膜下部。然后，啟動清水泵〔4〕，當(dāng)清水泵〔4〕達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后，令閘閥a、c開啟，全部開啟后，設(shè)備進(jìn)入起始程序Ⅰ。這時閥A開啟，清水泵〔4〕排出的高壓清水進(jìn)入隔離罐〔1〕的隔膜〔3〕上部，隔膜〔3〕下部的漿體頂開逆止閥，排入外管道〔8〕，程序Ⅰ發(fā)出后，設(shè)備進(jìn)入程序Ⅱ，此時閥A逐漸關(guān)閉，閥C逐漸開啟，隔離罐甲、乙隔膜上部同時進(jìn)入高壓清水，而下部同時排出漿體。當(dāng)閥A完全關(guān)閉，設(shè)備進(jìn)入程序Ⅲ，這時閥B逐漸開啟，高位頭濃縮池〔7〕向隔離罐甲的隔膜下部供漿體，上部清水流回清水泵〔4〕入口。當(dāng)閥B完全打開，此時進(jìn)入程序Ⅳ。閥C逐漸關(guān)閉，閥E在逐漸開啟，清水泵〔4〕同時向隔離罐乙、丙隔膜上部供高壓清水，隔離罐乙、丙隔膜下部的漿體同時排入外管道〔8〕，而高位頭濃縮池〔7〕的漿體進(jìn)入隔離罐甲的隔膜下部。當(dāng)閥C完全關(guān)閉，此時設(shè)備進(jìn)入程序Ⅴ，這時閥D逐漸開啟，閥B逐漸關(guān)閉，清水泵〔4〕向隔離罐丙隔膜上部供高壓清水，隔離罐丙隔膜下面的漿體排入外管道〔8〕，而濃縮池〔7〕同時向隔離罐甲、乙隔膜下部供漿體。上部清水流回清水泵〔4〕入口。當(dāng)閥B完全關(guān)閉，此時進(jìn)入程序Ⅵ，閥A逐漸開啟，閥E逐漸關(guān)閉，清水泵〔4〕同時向隔離罐甲、丙隔膜上部供高壓清水，下部漿體排入外管道〔8〕，此時濃縮池〔7〕僅向隔離罐〔2〕下部供漿體，上部的清水流回清水泵〔4〕的入口。當(dāng)閥E完全關(guān)閉，此時進(jìn)入程序Ⅻ，閥F逐漸開啟，閥D逐漸關(guān)閉，清水泵〔4〕僅向隔離罐甲隔膜上部供高壓清水，下部漿體排入外管道〔8〕，濃縮池〔7〕同時向隔離罐乙、丙隔膜下部供漿體，上部清水流回清水泵〔4〕入口。當(dāng)閥D完全關(guān)閉，此時進(jìn)入程序Ⅷ。閥C逐漸開啟，閥A逐漸關(guān)閉，清水泵〔4〕同時向隔離罐甲、乙隔膜上部供高壓清水，下部漿體排入外管道〔8〕，此時濃縮池〔7〕僅向隔離罐丙的隔膜下部供漿體。當(dāng)閥A完全關(guān)閉時，此時進(jìn)入程序Ⅸ，閥B逐漸開啟，閥F逐漸關(guān)閉，清水泵〔4〕僅向隔離罐乙隔膜上部供高壓清水，下部漿體排入外管道〔8〕，濃縮池〔7〕同時向隔離罐甲、丙隔膜下部供漿體，使上部清水流回清水泵〔4〕的入口。當(dāng)閥F完全關(guān)閉，此時進(jìn)入程序Ⅹ，閥E逐漸開啟，閥C逐漸關(guān)閉，清水泵〔4〕同時向隔離罐乙、丙隔膜上部供高壓清水，下部漿體排入外管道〔8〕，濃縮池〔7〕僅向隔離罐甲隔膜下部供漿體。此時，該泵的一個完整工作過程結(jié)束。繼續(xù)工作，循環(huán)程序Ⅴ至Ⅹ。
需要終止程序時，按動終止程序按鈕，令閥d關(guān)閉，閥e開啟，此時隔離罐的隔膜下部也進(jìn)清水(濃縮池溢流水)，按循環(huán)程序繼續(xù)工作一段時間，實現(xiàn)停機前的漿體管道部分閥及外管道的清洗。然后停止清水泵〔4〕工作，并使閥A、B、C、D、E、F及閥a、b、c、d、e全部關(guān)閉。最后停油泵D1、D2。
泵開始運行時注意排氣。
因泵的清水部分為閉路循環(huán)，由于某種原因清水泵〔4〕吸入側(cè)供水不足，則清水泵〔4〕吸入真空度增加，補水池〔5〕清水頂開補水單向閥H，自動向清水泵〔4〕吸水側(cè)補水。若清水泵〔4〕排出側(cè)清水過多，隔膜〔3〕堵住排漿口，清水泵〔4〕排水側(cè)清水壓力上升，此時自動頂開清水溢流閥g，清水又排入補水池〔5〕，從而實現(xiàn)隔膜相對位置的自動調(diào)節(jié)。
權(quán)利要求
1.一種用于顆粒物料管道長距離運輸?shù)哪じ綦x泵，包括一個清水泵[4]、六個入口閥門(A、B、C、D、E、F)、三個隔離罐[2]、六個出口閥門[1]及a、b、c、d、e、g六個閥門，其特征在于所說的隔離罐[2]，采用兩個近似半球形的零件，通過法蘭對接而成，在法蘭對接處，裝有非金屬隔膜[3]，使?jié){體與驅(qū)動液隔離在隔膜[3]的兩側(cè)。
2.按照權(quán)利要求
1所說的膜隔離泵，其特征在于隔離罐〔2〕中的非金屬隔膜〔3〕是橡膠制品。
3.按照權(quán)利要求
1所說的膜隔離泵，其特征在于所說的隔離罐〔2〕上、下半球形零件的連接法蘭，采用非對稱結(jié)構(gòu)。
4.按照權(quán)利要求
1所說的膜隔離泵，其特征在于所說的驅(qū)動液可以是水、油或乳化液。
5.按照權(quán)利要求
1所說的膜隔離泵，其特征在于所說的隔膜〔3〕，其中心底部固定一塊強度足夠的金屬園盤，且直徑大于隔離罐進(jìn)出口的孔徑。
6.按照權(quán)利要求
1所述的膜隔離泵，其特征在于所說的出口閥門可以采用逆止閥。
7.按照權(quán)利要求
1所述的膜隔離泵，其特征在于所說的出口閥門可以采用閘閥。
8.按照權(quán)利要求
1所述的膜隔離泵，其特征在于所說的清水泵，可以用多個清水泵。
9.按照權(quán)利要求
1所述的膜隔離泵，其特征在于所說的隔離罐，可以用四個。
專利摘要
用于顆粒物料管道長距離運輸?shù)哪じ綦x泵。在該泵的隔離罐中設(shè)置非金屬隔膜，使清水與漿體完全隔離，使?jié){體不進(jìn)入泵體。從而實現(xiàn)了膜隔離泵的高揚程(H≤1990米水柱)、大流量(Q≤3000米
文檔編號F04B43/02GK86104866SQ86104866
公開日1987年8月12日 申請日期1986年8月7日
發(fā)明者于長和, 孫榮權(quán), 謝方儉, 周辛之, 田樹家, 蘇春玉, 齊德培, 王錫春, 呼應(yīng)起 申請人:沈陽冶金機械專科學(xué)校導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan