CN113218801A - 用于充填料浆输送管道磨损测试的试验装置及其试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于充填料浆输送管道磨损测试的试验装置及其试验方法，包括搅拌槽、与所述搅拌槽的输出端连接的输送组件、以及与所述输送组件的输出端连接的试验管道组件，所述试验管道组件的输出端与所述搅拌槽的输入端连接；所述试验管道组件包括若干彼此连接的水平管道、弯头、倾斜管道以及竖直管道。通过上述方式，本发明能实现对不同配比充填料浆在水平管道、倾斜管道、竖直管道以及弯头等处的磨损规律的研究，并能控制充填浆料的流量与流速，以模拟多种试验环境，试验效果更好。

Description

用于充填料浆输送管道磨损测试的试验装置及其试验方法

技术领域

本发明涉及矿山固废充填技术领域，特别是涉及一种用于充填料浆输送管道磨损测试的试验装置及其试验方法。

背景技术

在矿山充填***中，充填管道作为充填料浆的专属通道发挥着重要作用。充填浆体在管道中的流动必然会对管道造成腐蚀和摩擦，导致充填管道被磨损或破坏。目前，国内众多使用充填法的矿山均遇到过充填管道磨损严重的技术难题。充填管道一旦被磨穿，将会严重影响到矿山充填与采矿工序的衔接，甚至会影响矿山的正常生产。研究管道磨损，对保障管道安全稳定运行，具有重要意义。

现有技术提供了一种充填管道耐磨性能测试装置及使用方法，该装置由底座箱体、支撑台面、保护罩、旋转铁质圆盘、防水砂布、防水砂布固定装置、固定转轴、电机、管道材料固定支架、管道材料、加水管、配重材料组成，能够准确测试不同耐磨材料在不同充填物料作用下的管道的磨损量，但存在模拟的工况较为单一，并不能反映充填料浆在管道中输送实际情况的问题，一般仅适用于对充填管道耐磨材料的选择。

现有技术还提供了一种浆体输送管道冲蚀磨损试验装置及测量方法，该装置包括釜体、试样架、试样、浆体、密封盖、电机、传动皮带、充气管路以及控制***，能对不同管径、壁厚、材质的管道进行模拟磨损试验，同时可实现对料浆的不同配比、浓密、流速的模拟。但该试验装置一般仅适用于对竖直管道的磨损试验研究，对于水平管道则不适用。在现实生产中，大量存在的是水平输送管道，且管道的弯头处更易磨损，而此试验装置无法开展该工况下的管道磨损试验。

现有技术还提供了一种膏体充填水平管道磨损测试装置，但是该试验装置仅适用于水平管道磨损的试验研究，而对于竖直管道、倾斜管道则不适用。

因此，设计一种结构简单、试验对象广泛、能对不同输送管道进行试验的一种用于充填料浆输送管道磨损测试的试验装置及其试验方法就很有必要。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供了一种用于充填料浆输送管道磨损测试的试验装置及其试验方法，通过设置变频渣浆泵以及具备不同管路的试验管道组件，能实现对不同配比充填料浆在水平管道、倾斜管道、竖直管道以及弯头等处的磨损规律的研究，并能控制充填浆料的流量与流速，以模拟多种试验环境，试验效果更好。

为实现上述的目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于充填料浆输送管道磨损测试的试验装置，包括搅拌槽、与所述搅拌槽的输出端连接的输送组件、以及与所述输送组件的输出端连接的试验管道组件，所述试验管道组件的输出端与所述搅拌槽的输入端连接；所述试验管道组件包括若干彼此连接的水平管道、弯头、倾斜管道以及竖直管道。

进一步的，所述搅拌槽的内部设置有搅拌机构，所述搅拌机构绕所述搅拌槽的轴线旋转，并由与之连接的变频电机驱动，所述变频电机用于调节所述搅拌机构的转速。

进一步的，所述搅拌槽的顶部设置有进料口，所述搅拌槽的底部设置有出料口与排料口；所述出料口处设置有开关阀，所述排料口处设置有排空阀。

进一步的，所述试验管道组件包括依次连接的第一竖直管道、第一弯头、水平管道、第二弯头、第一倾斜管道、第三弯头、第二倾斜管道、第四弯头、以及第二竖直管道；所述第一竖直管道的输入端与所述输送组件管路连接，所述第二竖直管道的输出端与所述进料口连接。

进一步的，所述输送组件为变频渣浆泵，所述第一竖直管道与所述变频渣浆泵管路连接，并在二者的连接管路上设置有电磁流量计。

进一步的，所述第一竖直管道、第一弯头、水平管道、第二弯头、第一倾斜管道、第三弯头、第二倾斜管道、第四弯头、以及第二竖直管道彼此之间通过法兰可拆卸连接。

进一步的，所述第一倾斜管道为竖向倾斜设置的直管，以模拟实际施工时竖直管道上设置的钻孔存在偏斜的状况；所述第二倾斜管道为横向倾斜设置的直管，以模拟实际施工时水平管道存在倾斜的状况。

进一步的，若干所述弯头具有多种弯曲角度。

一种用于充填料浆输送管道磨损测试的试验方法，采用所述用于充填料浆输送管道磨损测试的试验装置，包括以下步骤：

S1、根据需要模拟的矿山输送工况，确定充填材料及其配比；

S2、将充填材料按照配比称量后倒入搅拌槽内；

S3、启动变频电机，并设置为高速模式，搅拌机构将充填材料混合均匀；

S4、将变频电机设置为低速模式，并打开开关阀以及变频渣浆泵，充填浆料从出料口流出；

S5、调整变频渣浆泵的泵送频率，并记录；

S6、读取电磁流量计计量的泵送流量以及通过试验管道组件的总流量，并记录；

S7、充填浆料经过试验管道组件后，从进料口流入搅拌槽内，并从出料口流出；

S8、关闭变频电机、变频渣浆泵以及开关阀；

S9、将试验管道组件的各个管道拆卸后称量，并计算各个管道的磨损量和磨损率；

S10、循环S4至S10的步骤，直至采集到的试验数据组数达到预设值。

进一步的，在步骤S2中，倒入搅拌槽内的充填材料的体积为搅拌槽容积的1/2至2/3。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明的用于充填料浆输送管道磨损测试的试验装置，通过设置变频渣浆泵以及具备不同管路的试验管道组件，能实现对不同配比充填料浆在水平管道、倾斜管道、竖直管道以及弯头等处的磨损规律的研究，并能控制充填浆料的流量与流速，以模拟多种试验环境，试验效果更好，所得到的磨损试验数据更加贴近矿山生产实际，更具科学性、可信度和说服力。

2.本发明的用于充填料浆输送管道磨损测试的试验装置，通过设置搅拌槽，能够对不同的充填材料按照不同的比例混合，并采用变频电机驱动搅拌装置转动，无需人工搅拌；并且变频电机的设置，能够在充填料浆制备时采用较高转速，实现短时间、高效高质量制备均质充填料浆的目的，在循环泵送过程中，采用较低转速来扰动料浆，以防止其离析沉降，在节能的同时，避免槽内浆体飞溅。

3.本发明的用于充填料浆输送管道磨损测试的试验装置，将流过试验管道组件的充填料浆重新注入搅拌槽内，能够循环利用充填料浆，实现在较少试验材料的情况下，研究充填管道的磨损规律。

附图说明

图1是本发明的用于充填料浆输送管道磨损测试的试验装置的实施例1的结构示意图；

图2是本发明的用于充填料浆输送管道磨损测试的试验装置的实施例2的结构示意图；

附图中各部件的标记如下：1、搅拌槽；2、搅拌机构；3、出料口；4、开关阀；5、变频渣浆泵；6、电磁流量计；7、第一竖直管道；8、第一弯头；9、水平管道；10、第二弯头；11、第一倾斜管道；12、第三弯头；13、第二倾斜管道；14、第四弯头；15、第二竖直管道；16、排空阀；17、法兰；18、流量阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

实施例1

如图1所示，一种用于充填料浆输送管道磨损测试的试验装置，包括搅拌槽1、与搅拌槽1的输出端连接的输送组件、以及与输送组件的输出端连接的试验管道组件，试验管道组件的输出端与搅拌槽1的输入端连接，以将充填料浆循环利用，实现在较少试验材料的情况下，研究试验管道组件的磨损规律。输送组件优选为变频渣浆泵5，通过控制变频渣浆泵5的泵送频率，可实现对充填料浆在不同流速下的管道磨损的研究。试验管道组件包括若干彼此连接的水平管道9、弯头、倾斜管道以及竖直管道，能够模拟多种料浆输送工况。

如此设置，通过变频渣浆泵5以及具备不同管路的试验管道组件，能实现对不同配比充填料浆在水平管道9、倾斜管道、竖直管道以及弯头等处的磨损规律的研究。并能控制充填浆料的流量与流速，以模拟多种试验环境，试验效果更好。所得到的磨损试验数据更加贴近矿山生产实际，更具科学性、可信度和说服力。

在一些实施例中，搅拌槽1的内部设置有搅拌机构2，搅拌机构2绕搅拌槽1的轴线旋转，并由与之连接的变频电机驱动。能够自动将注入搅拌槽1内的充填材料混合均匀，无需人工搅拌，减轻了试验人员的负担。变频电机用于调节搅拌机构2的转速，并具有高速模式与低速模式。如此设置，变频电机能够在充填料浆制备时采用较高转速，实现短时间、高效高质量制备均质充填料浆的目的。在对充填料浆进行循环泵送过程中，变频电机采用较低转速来扰动料浆，以防止料浆离析沉降，在节能的同时，还能避免搅拌槽1内浆体飞溅。

特别的，搅拌槽1的顶部设置有进料口，搅拌槽1的底部设置有出料口3与排料口。出料口3处设置有开关阀4，能够控制料浆的输送，并具备密封功能，防止料浆泄露。排料口处设置有排空阀16，在试验结束后，能够将搅拌槽1内剩余的料浆全部排出，方便对搅拌槽1进行清洗。

如图1所示，在一些实施例中，试验管道组件包括依次连接的第一竖直管道7、第一弯头8、水平管道9、第二弯头10、第一倾斜管道11、第三弯头12、第二倾斜管道13、第四弯头14、以及第二竖直管道15。

具体来讲，第一竖直管道7与变频渣浆泵5管路连接，并在二者的连接管路上设置有电磁流量计6。第二竖直管道15的输出端与进料口连接。从而实现充填料浆的循环利用，以在较少试验材料的情况下，研究试验管道组件的磨损规律。

电磁流量计6能够计量变频渣浆泵5的泵送流量以及统计通过试验管道组件的总流量。并且，能够根据电磁流量计6显示的泵送流量，来调节变频渣浆泵5的泵送频率，可测试和分析料浆在不同流量下通过试验管道组件的磨损情况，以及不同的总流量下的试验管道组件的磨损情况。

如图1所示，在一些实施例中，第一竖直管道7、第一弯头8、水平管道9、第二弯头10、第一倾斜管道11、第三弯头12、第二倾斜管道13、第四弯头14、以及第二竖直管道15彼此之间通过法兰17可拆卸连接。并且，第一竖直管道7与电磁流量计6的连接管路之间、以及第二竖直管道15与进料口之间均采用法兰17连接。采用法兰17的连接方式，便于对各个管道进行拆卸、替换，以计算各个管道的磨损量和磨损率，以便研究不同材质、管径条件下的管道磨损情况。并且，能够根据不同的矿山输送工况，设计不同的试验管道组件，使得装置设计灵活，所得到的磨损试验数据更加贴近矿山生产实际，更具科学性和可信度。

特别的，在实际施工时，竖直管道进行钻孔施工时，因操作人员、机械设备等原因，钻孔实际上存在一定的偏斜率。第一倾斜管道11为竖向倾斜设置的直管，能够模拟实际施工时竖直管道上设置的钻孔存在偏斜的状况。在实际的水平巷道内布管时，因巷道自然排水、巷道内其他管线布置或者是倾斜巷道的影响，水平管道9布置实际上存在一定的倾角。第二倾斜管道13为横向倾斜设置的直管，以模拟实际施工时水平管道9存在倾斜的状况。如此设置，模拟出不同管道存在的特殊情况，使得研究钻孔的磨损情况更具有现实意义。

若干弯头具有多种弯曲角度，能够模拟45°、90°、135°或其他角度的弯头，以此研究充填料浆在不同流速、弯头角度等工况下的磨损规律。

一种用于充填料浆输送管道磨损测试的试验方法，采用用于充填料浆输送管道磨损测试的试验装置，包括以下步骤：

S1、根据需要模拟的矿山输送工况，确定充填材料及其配比；

S2、将充填材料按照配比称量后倒入搅拌槽1内；

S3、启动变频电机，并设置为高速模式，搅拌机构2将充填材料混合均匀；

S4、将变频电机设置为低速模式，并打开开关阀4以及变频渣浆泵5，充填浆料从出料口3流出；

S5、调整变频渣浆泵5的泵送频率，并记录；

S6、读取电磁流量计6计量的泵送流量以及通过试验管道组件的总流量，并记录；

S7、充填浆料经过试验管道组件后，从进料口流入搅拌槽1内，并从出料口3流出；

S8、关闭变频电机、变频渣浆泵5以及开关阀4；

S9、将试验管道组件的各个管道拆卸后称量，并计算各个管道的磨损量和磨损率；

S10、循环S4至S10的步骤，直至采集到的试验数据组数达到预设值。

特别的，在步骤S2中，倒入搅拌槽1内的充填材料的体积为搅拌槽1容积的1/2至2/3。

通过上述方式，本试验装置广泛适用于全尾砂、分级尾砂、粗骨料(碎石、隔壁集料、磷石膏等)或其他流体管道输送的磨损试验研究，并能够开展不同配比充填料浆在水平管道9、倾斜管道、竖直管道以及弯头等处的磨损规律研究，功能较为齐全，且操作较为简单方便。称量好的充填材料通过搅拌槽1混合均匀，不需要人工搅拌制备。各处管道通过法兰17连接，拆卸和安装都比较方便，可同时对不同材质、直径、壁厚等的管道开展研究。

实施例2

如图2所示，在本实施例中，搅拌槽1的底部设置有多个出料口3。输送组件包括多个分别与搅拌槽1的出料口3连接的变频渣浆泵5。并且，每个变频渣浆泵5与搅拌槽1的连接管路上均设置有开关阀4与流量阀18。

在本实施例中，试验管道组件包括分别与多个变频渣浆泵5连接的多组试验管道，每组试验管道均包括多个类型的输送管道。

如此设置，本实施例能够将搅拌槽1内的浆料同时输送给多组试验管道组件进行试验。并且，通过流量阀18控制每个管路的输送流量，通过变频渣浆泵5调整每个管路的泵送频率。从而实现能够同时模拟多种试验环境进行试验。

除上述结构外，本实施例的其余结构与实施例1相同。

以上所述仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于充填料浆输送管道磨损测试的试验装置，其特征在于，包括搅拌槽(1)、与所述搅拌槽(1)的输出端连接的输送组件、以及与所述输送组件的输出端连接的试验管道组件，所述试验管道组件的输出端与所述搅拌槽(1)的输入端连接；所述试验管道组件包括若干彼此连接的水平管道(9)、弯头、倾斜管道以及竖直管道。

2.根据权利要求1所述的用于充填料浆输送管道磨损测试的试验装置，其特征在于，所述搅拌槽(1)的内部设置有搅拌机构(2)，所述搅拌机构(2)绕所述搅拌槽(1)的轴线旋转，并由与之连接的变频电机驱动，所述变频电机用于调节所述搅拌机构(2)的转速。

3.根据权利要求2所述的用于充填料浆输送管道磨损测试的试验装置，其特征在于，所述搅拌槽(1)的顶部设置有进料口，所述搅拌槽(1)的底部设置有出料口(3)与排料口；所述出料口(3)处设置有开关阀(4)，所述排料口处设置有排空阀(16)。

4.根据权利要求3所述的用于充填料浆输送管道磨损测试的试验装置，其特征在于，所述试验管道组件包括依次连接的第一竖直管道(7)、第一弯头(8)、水平管道(9)、第二弯头(10)、第一倾斜管道(11)、第三弯头(12)、第二倾斜管道(13)、第四弯头(14)、以及第二竖直管道(15)；所述第一竖直管道(7)的输入端与所述输送组件管路连接，所述第二竖直管道(15)的输出端与所述进料口连接。

5.根据权利要求4所述的用于充填料浆输送管道磨损测试的试验装置，其特征在于，所述输送组件为变频渣浆泵(5)，所述第一竖直管道(7)与所述变频渣浆泵(5)管路连接，并在二者的连接管路上设置有电磁流量计(6)。

6.根据权利要求4所述的用于充填料浆输送管道磨损测试的试验装置，其特征在于，所述第一竖直管道(7)、第一弯头(8)、水平管道(9)、第二弯头(10)、第一倾斜管道(11)、第三弯头(12)、第二倾斜管道(13)、第四弯头(14)、以及第二竖直管道(15)彼此之间通过法兰(17)可拆卸连接。

7.根据权利要求6所述的用于充填料浆输送管道磨损测试的试验装置，其特征在于，所述第一倾斜管道(11)为竖向倾斜设置的直管，以模拟实际施工时竖直管道上设置的钻孔存在偏斜的状况；所述第二倾斜管道(13)为横向倾斜设置的直管，以模拟实际施工时水平管道(9)存在倾斜的状况。

8.根据权利要求4所述的用于充填料浆输送管道磨损测试的试验装置，其特征在于，若干所述弯头具有多种弯曲角度。

9.一种用于充填料浆输送管道磨损测试的试验方法，采用根据权利要求1至8任意一项所述的用于充填料浆输送管道磨损测试的试验装置，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据需要模拟的矿山输送工况，确定充填材料及其配比；

S2、将充填材料按照配比称量后倒入搅拌槽(1)内；

S3、启动变频电机，并设置为高速模式，搅拌机构(2)将充填材料混合均匀；

S4、将变频电机设置为低速模式，并打开开关阀(4)以及变频渣浆泵(5)，充填浆料从出料口(3)流出；

S5、调整变频渣浆泵(5)的泵送频率，并记录；

S6、读取电磁流量计(6)计量的泵送流量以及通过试验管道组件的总流量，并记录；

S7、充填浆料经过试验管道组件后，从进料口流入搅拌槽(1)内，并从出料口(3)流出；

S8、关闭变频电机、变频渣浆泵(5)以及开关阀(4)；

S9、将试验管道组件的各个管道拆卸后称量，并计算各个管道的磨损量和磨损率；

S10、循环S4至S10的步骤，直至采集到的试验数据组数达到预设值。

10.根据权利要求9所述的用于充填料浆输送管道磨损测试的试验方法，其特征在于，在步骤S2中，倒入搅拌槽(1)内的充填材料的体积为搅拌槽(1)容积的1/2至2/3。

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