一种管道系统内颗粒物料连续稳定输送的优化装置

本发明属于深海固态资源开发领域，具体涉及一种管道系统内颗粒物料连续稳定输送的优化装置。

背景技术：

1、颗粒物料输送在工业应用中发挥着广泛的作用。例如，在深部煤炭开采中，通常需要将破碎后的煤颗粒通过垂直钻井输送，而在深海采矿领域，则需要利用海水通过垂直立管输送结核或结壳颗粒。另外，食品工业也常涉及将粮食颗粒从一处输送到另一处的场景。因此，稳定可控的颗粒物料输送装置对于这些工业应用具有重要意义。

2、在科学研究方面，固液两相流动（颗粒物料-气体/液体）是多相流体力学的前沿问题之一。室内实验测试是研究这一问题的关键手段之一，常见的实验手段包括在室内搭建小尺度管道输送系统，并通过传感器、图像测量等手段获取颗粒在液体/气体中的运动过程数据，以分析两相相互作用机制。在此背景下，一种稳定可控且连续的供料装置对于实验系统同样至关重要。然而，当前常用的实验手段存在一些局限性，例如供料不稳定、控制不方便等问题。因此，基于工业应用需求和实验测试需求，亟需一种管道系统内颗粒物料连续稳定输送的装置。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种管道系统内颗粒物料连续稳定输送的优化装置，包括颗粒分离模块、颗粒添料模块、旋转供料模块和流体防冲击模块。颗粒分离模块旨在有效将颗粒物料与输送介质分离，颗粒添料模块确保在输送过程中颗粒物料连续输送的同时进行颗粒添料，旋转供料模块控制单位时间内的颗粒物料输送体积或质量，流体防冲击模块则是防止流体压力过大导致颗粒物料无法正常进入管道系统。

2、为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

3、管道系统内颗粒物料连续稳定输送的优化装置，包括颗粒分离模块、颗粒添料模块、旋转供料模块和流体防冲击模块；在循环条件下，颗粒物料与液体/气体的混合物进入颗粒分离模块，液体/气体从颗粒分离模块漏失，颗粒物料无法漏失则进入颗粒分离模块下方的颗粒添料模块，随后颗粒继续进入颗粒添料模块下方的旋转供料模块，旋转供料模块依靠转子将上方的颗粒物料均匀地送往下方；接着，颗粒物料进入流体防冲击模块，流体防冲击模块中的颗粒物料只能依靠重力往下放运动而不会受到下方流体的冲击，最后颗粒进入输送管道系统形成循环。

4、进一步地，所述颗粒分离模块为一上方镂空的立方体金属容器，立方体金属容器的各侧壁开有流体泄露孔，保证颗粒物料和液体/气体的混合物进入后，颗粒物料由于进入立方体金属容器的侧壁的阻挡，都会留在立方体金属容器内，而流体则通过侧壁的流体泄露孔而流出，从而实现了颗粒物料与流体的分离。

5、进一步地，所述立方体金属容器的下方同样开口，与颗粒添料模块相通，使得颗粒物料受重力作用进入颗粒添料模块中。

6、进一步地，在颗粒分离模块的下方设有开关阀门。

7、进一步地，颗粒分离模块的内壁设置橡胶垫。

8、进一步地，所述颗粒添料模块用于颗粒物料的中转和添加；颗粒添料模块为一形状为漏斗状的金属容器，在该金属容器的侧壁连接添料管，添料管的中部安装有球阀；在不添料情况下，球阀为关闭状态，在添料情况下，球阀为打开状态。

9、进一步地，添料管的上方连接快装阀门，在不添料情况下，快装阀门为打开状态，在添料情况下，快装阀门为关闭状态。

10、进一步地，所述旋转供料模块设计为六扇叶，扇叶依靠变频电机启动转动；所述扇叶是金属材质，扇叶的内部内衬橡胶材料来缓解撞击。

11、进一步地，所述流体防冲击模块为特斯拉阀，特斯拉阀的叶片方向与颗粒运动方向相同，因此成为颗粒群的导流装置。

12、有益效果：

13、1、本发明通过颗粒添料模块、添料管、球阀、快装阀门的组合设计，实现了动态添料功能；

14、2、本发明通过旋转供料模块和流体防冲击模块的组合，实现了颗粒物料的稳定可控连续输送。

15、3、特斯拉阀针对颗粒物料的通过设计叶片角度，叶片间隙等，以实现既能通过颗粒物料，又能阻隔水的通过。

16、4、本发明能够实现管道系统内颗粒物料的稳定连续输送，为颗粒输送实验和工业应用提供了新的测试系统和测试技术。应用场景包括但不限于煤炭工业、食品工业、化工工业等。本发明的模块化设计和稳定输送能力使其具有广泛的应用前景和市场潜力。

技术特征：

1.管道系统内颗粒物料连续稳定输送的优化装置，其特征在于，包括颗粒分离模块、颗粒添料模块、旋转供料模块和流体防冲击模块；在循环条件下，颗粒物料与液体/气体的混合物进入颗粒分离模块，液体/气体从颗粒分离模块漏失，颗粒物料无法漏失则进入颗粒分离模块下方的颗粒添料模块，随后颗粒继续进入颗粒添料模块下方的旋转供料模块，旋转供料模块依靠转子将上方的颗粒物料均匀地送往下方；接着，颗粒物料进入流体防冲击模块，流体防冲击模块中的颗粒物料只能依靠重力往下放运动而不会受到下方流体的冲击，最后颗粒进入输送管道系统形成循环。

2.根据权利要求1所述的管道系统内颗粒物料连续稳定输送的优化装置，其特征在于，所述颗粒分离模块为一上方镂空的立方体金属容器，立方体金属容器的各侧壁开有流体泄露孔，保证颗粒物料和液体/气体的混合物进入后，颗粒物料由于进入立方体金属容器的侧壁的阻挡，都会留在立方体金属容器内，而流体则通过侧壁的流体泄露孔而流出，从而实现了颗粒物料与流体的分离。

3.根据权利要求1所述的管道系统内颗粒物料连续稳定输送的优化装置，其特征在于，所述立方体金属容器的下方同样开口，与颗粒添料模块相通，使得颗粒物料受重力作用进入颗粒添料模块中。

4.根据权利要求1所述的管道系统内颗粒物料连续稳定输送的优化装置，其特征在于，在颗粒分离模块的下方设有开关阀门。

5.根据权利要求1所述的管道系统内颗粒物料连续稳定输送的优化装置，其特征在于，颗粒分离模块的内壁设置橡胶垫。

6.根据权利要求1所述的管道系统内颗粒物料连续稳定输送的优化装置，其特征在于，所述颗粒添料模块用于颗粒物料的中转和添加；颗粒添料模块为一形状为漏斗状的金属容器，在该金属容器的侧壁连接添料管，添料管的中部安装有球阀；在不添料情况下，球阀为关闭状态，在添料情况下，球阀为打开状态。

7.根据权利要求6所述的管道系统内颗粒物料连续稳定输送的优化装置，其特征在于，添料管的上方连接快装阀门，在不添料情况下，快装阀门为打开状态，在添料情况下，快装阀门为关闭状态。

8.根据权利要求1所述的管道系统内颗粒物料连续稳定输送的优化装置，其特征在于，所述旋转供料模块设计为六扇叶，扇叶依靠变频电机启动转动；所述扇叶是金属材质，扇叶的内部内衬橡胶材料来缓解撞击。

9.根据权利要求1所述的管道系统内颗粒物料连续稳定输送的优化装置，其特征在于，所述流体防冲击模块为特斯拉阀，特斯拉阀的叶片方向与颗粒运动方向相同，因此成为颗粒群的导流装置。

技术总结
本发明公开一种管道系统内颗粒物料连续稳定输送的优化装置，包括主要颗粒分离模块、颗粒添料模块、旋转供料模块和流体防冲击模块；颗粒分离模块旨在有效将颗粒物料与输送介质分离，颗粒添料模块确保在输送过程中颗粒物料连续输送的同时进行颗粒添料，旋转供料模块控制单位时间内的颗粒物料输送体积或质量，流体防冲击模块则是防止流体压力过大导致颗粒物料无法正常进入管道系统。本发明能够实现管道系统内颗粒物料的稳定连续输送，为颗粒输送实验和工业应用提供了新的测试系统和测试技术。应用场景包括但不限于煤炭工业、食品工业、化工工业等。本发明的模块化设计和高效输送能力使其具有广泛的应用前景和市场潜力。

技术研发人员：张岩,李鹏,张旭辉,任万龙,鲁晓兵
受保护的技术使用者：中国科学院力学研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23