CN116399747A - 一种气力输送***弯管性能检测平台及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及气力输送***检测技术领域，且公开了一种气力输送***弯管性能检测平台及方法，包括物料输送单元、图像与数据采集单元、物料回收单元，所述的物料输送单元包括空压机、储气罐、球阀、节流阀、料仓、挡板、星型卸料器、气固喷射器、透明直管以及透明弯管组成，所述空压机安装在输送***的始端，能够通过实验监测散体物料在输送管道中运动轨迹及分布规律，探索输送效率与弯管磨损的平衡点，获得输送不同散体物料时所对应的弯管最优结构参数及输送***最优工作参数为气力输送技术的不断完善提供参考，在本领域内具有较强的创新性和广泛的实用性。
Description
技术领域
本发明属于气力输送***检测技术领域，具体为一种气力输送***弯管性能检测平台及方法。
背景技术
气力输送是一项综合性技术，它涉及流体力学、材料科学、自动化技术、制造技术等领域，属输送效率高、占地少、经济而无污染的高新技术项目。
本发明适用于检测多种工况条件下气力输送***输送不同散体物料的弯管性能，同时也可用于检测直管的气力输送***特性。现有专利ZL201710430783.0公开了一种气力喷射性能试验台，包括空气压缩机、总风管、螺旋供料装置、比例流量阀、主输送风管、正压风管、旋流风管、气力喷射器、旋流辅管、透明输送管、输送直管、高速摄像机、相机支架、支撑架、稳流管和涡街流量计，总风源流量按比例分配为主输送风、正压风及旋流风，主输送风为***提供动力，正压风解决传统喷射器入料段返料问题，旋流风使物料呈旋浮状态以提高输送距离，该试验台可获得不同条件下高压喷嘴出口空气流量、内部流场压力变化、颗粒运动情况等，用于研究气力输送***中喷射器各结构参数以及不同气流分配比例对喷射性能的作用规律。然而弯管也是影响气力输送***的关键因素之一，在弯管处易产生涡流与磨损，导致输送效率降低以及生产成本增加，而上述装置无法满足弯管检测要求，因此亟需一种检测气力输送***中弯管性能的装置来解决上述问题。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种气力输送***弯管性能检测平台及方法，有效的解决了上述背景技术中提到的的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种气力输送***弯管性能检测平台，包括物料输送单元、图像与数据采集单元、物料回收单元，所述的物料输送单元包括空压机、储气罐、球阀、节流阀、料仓、挡板、星型卸料器、气固喷射器、透明直管以及透明弯管组成，所述空压机安装在输送***的始端，所述空压机与所述储气罐之间通管道连接，所述管道上依次安装有所述球阀和所述节流阀，所述节流阀后侧的所述管道上连接有所述气固喷射器，所述气固喷射器上方安装有所述星型卸料器，所述星型卸料器上方连接有料仓，所述料仓下部连接有所述挡板，所述气固喷射器输出口连接有所述透明直管，所述透明直管远离所述气固喷射器一侧末端连接有所述透明弯管。
优选的，所述料仓与所述星型卸料器的连接处设有所述挡板，所述挡板开口大小可以调节。
优选的，所述的图像与数据采集单元包括高速摄像机Ⅰ、高速摄像机ⅠⅠ、高速摄像机ⅠⅠⅠ、涡街流量计、压力传感器Ⅰ、压力传感器ⅠⅠ以及信号采集仪组成，所述高速摄像机Ⅰ正对所述透明直管，所述高速摄像机ⅠⅠ与所述高速摄像机ⅠⅠⅠ正对所述透明弯管，分别安装在所述透明弯管的外测与内侧，所述压力传感器Ⅰ与所述压力传感器ⅠⅠ分别装于所述透明弯管的进口与出口两端，所述信号采集仪与计算机连接。
优选的，所述物料回收单元由旋风分离器、收料箱构成，所述旋风分离器安装于输送***末端，所述旋风分离器出料口与所述收料箱相连。
优选的，所述透明直管以及所述透明弯管通过喉箍接入气力输送***。
优选的，所述管道采用现有的气体输送管道。
优选的，所述气固喷射器与所述管道的连接方式均为法兰连接，所述法兰之间增加橡胶垫片保证气密性。
优选的，所述涡街流量计与所述管道的连接方式均为法兰连接，所述法兰之间增加橡胶垫片保证气密性。
优选的，所述高速摄像机Ⅰ、所述高速摄像机ⅠⅠ、所述高速摄像机ⅠⅠⅠ安装在支撑架上，所述支撑架由圆盘、支撑杆和套环组成，所述支撑杆固定安装在所述圆盘的上表面，所述支撑杆上侧末端固定连接有所述套环，所述高速摄像机Ⅰ、所述高速摄像机ⅠⅠ、所述高速摄像机ⅠⅠⅠ***到所述套环中。
一种气力输送***弯管性能检测方法，基于上述的一种气力输送***弯管性能检测平台，步骤包括：
步骤一：分别对透明弯管及散体物料进行称重；
步骤二：将透明弯管接入输送***，球阀与节流阀保持关闭状态，并将散体物料加入料仓；
步骤三：开启动态信号采集软件与高速摄像机Ⅰ、高速摄像机ⅠⅠ、高速摄像机ⅠⅠⅠ，启动空压机并设置加载压力与卸载压力，根据涡街流量计示数调节节流阀控制流量；
步骤四：开启料仓挡板，散体物料随星型卸料器中匀速旋转的叶片均匀进入气固喷射器，在气固喷射器腔内完成加速并沿管路输送；
步骤五：颗粒全部输送完成后，依次关闭空压机、球阀、节流阀、高速摄像机Ⅰ、高速摄像机ⅠⅠ、高速摄像机ⅠⅠⅠ以及动态信号采集软件；
步骤六：分别对透明弯管以及未破碎的散体物料进行称重，同时保存压力数据，通过对比测试前后数据可获得弯管磨损率、颗粒破碎率以及压降，而未破碎的颗粒可循环使用避免浪费。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明提供一种气力输送***弯管性能检测平台及方法，能够通过实验监测散体物料在输送管道中运动轨迹及分布规律，探索输送效率与弯管磨损的平衡点，获得输送不同散体物料时所对应的弯管最优结构参数及输送***最优工作参数。
2.本发明公开的一种气力输送***弯管性能检测平台结构紧凑，安装便捷，可同时对气流流量、管道压力、散体物料质量流率等多个参数进行采集，节省测试时间与成本，测试中未破碎的散体物料可循环使用，减少材料浪费与环境污染，同时能够实现散体物料输送过程的可视化，为气力输送技术的不断完善提供参考，在本领域内具有较强的创新性和广泛的实用性。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1是本发明实施例提供的一种气力输送***弯管性能检测平台的第一方向结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种气力输送***弯管性能检测平台的第二方向结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种气力输送***弯管性能检测平台的第三方向结构示意图；
图4是本发明实施例提供的一种气力输送***弯管性能检测平台的第四方向结构示意图；
图5是本发明实施例提供的一种气力输送***弯管性能检测平台的第五方向结构示意图；
图6是本发明实施例提供的一种气力输送***弯管性能检测平台的第六方向结构示意图；
图7为本发明中涡街流量计的一个方向的结构示意图；
图8为本发明中涡街流量计的另一个方向的结构示意图。
图中，1-空压机；2-储气罐；3-球阀；4-节流阀；5-涡街流量计；6-料仓；7-挡板；8-星型卸料器；9-气固喷射器；10-透明直管；11-高速摄像机Ⅰ；12-压力传感器Ⅰ；13-高速摄像机ⅠⅠ；14-透明弯管；15-高速摄像机ⅠⅠⅠ；16-压力传感器ⅠⅠ；17-旋风分离器；18-收料箱、19-支撑架。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
由图1-8所示，一种气力输送***弯管性能检测平台，包括物料输送、图像与数据采集、物料回收等三个单元；
所述的物料输送单元包括空压机1、储气罐2、球阀3、节流阀4、料仓6、挡板7、星型卸料器8、气固喷射器9、透明直管10以及透明弯管14等，所述空压机1为气力输送***的气源装置，所述空压机1与所述储气罐2之间通过所述管道连接，所述空压机1与所述管道之间密封，所述储气罐2与所述管道之间密封，所述管道通过管道支撑架进行支撑，所述储气罐2对所述空压机1产生的高压气流进行稳压，所述球阀3控制气力输送***的开启与关闭，所述球阀3上连接有把手，便于对所述球阀3进行调节，所述节流阀4根据所述涡街流量计5所显示的数值调节管道内的气流流量，所述涡街流量计5可拆卸安装在所述管道上，并且与所述管道之间密封，所述节流阀4上连接有手轮盘，所述手轮盘用于对所述节流阀4进行调节，所述球阀3与所述节流阀4可拆卸安装在所述管道上，并且与所述管道之间密封，所述料仓6存储待输送的散体物料，所述料仓6固定安装在所述星型卸料器8上，所述星型卸料器8用于实现匀速上料，所述星型卸料器8固定安装在所述气固喷射器9上，所述气固喷射器9为散体物料加速，所述气固喷射器9安装在所述管道与所述透明直管之间，所述透明直管10之间通过所述透明弯管14连接，所述透明直管10以及所述透明弯管14便于观察与记录散体物料输送过程。
所述的图像与数据采集单元包括所述高速摄像机I11、所述高速摄像机II13、所述高速摄像机III15、所述涡街流量计5、所述压力传感器I12、所述压力传感器II16以及信号采集仪等。所述高速摄像机Ⅰ11记录散体物料在所述透明直管10中的运动轨迹及分布规律，而所述高速摄像机ⅠⅠ13与所述高速摄像机ⅠⅠⅠ15分别记录散体物料在所述透明弯管14外测与内侧的运动轨迹及分布规律，所述压力传感器Ⅰ12与所述压力传感器ⅠⅠ16分别装于所述透明弯管14的进口与出口两端，用于对所述透明弯管14进出口的压力进行检测，信号采集仪将采集到的电信号传输到动态信号测试软件，输出端可显示瞬时静压，经计算可获得管道压降。
所述的物料回收单元包括所述旋风分离器17、所述收料箱18等，所述旋风分离器17安装在所述透明直管10的输出端，并且与所述透明直管10之间密封，所述收料箱18位于所述旋风分离器17的下侧，散体物料运动到输送***末端后先通过所述旋风分离器17进行粒度分级，再被所述收料箱18回收。
所述的储气罐2能够过滤压缩空气中的水分，调节设备因用气量不平衡而造成气压波动，增加用气设备的压力稳定性。
所述料仓6与所述星型卸料器8的连接处设有挡板7，通过所述挡板7的开启与关闭控制散体物料的进料，同时可根据挡板开口控制进料速度。
所述透明直管10以及所述透明弯管14通过喉箍接入气力输送***，在保证气密性的同时，方便在测试过程中更换弯管。
所述透明弯管14采用不同结构参数，如曲率半径、形状等，输送时可设置不同工作参数，如供气压力、气流速度等，同时散体物料可选取不同粒度范围，可借助正交试验研究各个参数对弯管气力输送散体物料的影响。
所述压力传感器的数量及布置方式可根据具体需要而改变，如需检测直管压降，可在所述透明直管10中加装多个压力传感器。
当移除所述透明弯管14而将弯管两端的管道直接相连时，该测试平台转变为直管气力输送测试平台，可用于散体物料水平轴流气力输送特性研究。
所述高速摄像机Ⅰ11、所述高速摄像机ⅠⅠ13、所述高速摄像机ⅠⅠⅠ15安装在支撑架19上，所述支撑架19由圆盘、支撑杆和套环组成，所述支撑杆固定安装在所述圆盘的上表面，所述支撑杆上侧末端固定连接有所述套环，所述高速摄像机Ⅰ11、所述高速摄像机ⅠⅠ13、所述高速摄像机ⅠⅠⅠ15***到所述套环中。
所述气固喷射器9与所述管道的连接方式均为法兰连接，所述法兰之间增加橡胶垫片保证气密性，所述法兰之间通过螺栓和螺母进行锁紧，所述涡街流量计5与所述管道的连接方式均为法兰连接，所述法兰之间增加橡胶垫片保证气密性，所述法兰之间通过螺栓和螺母进行锁紧。
本实施例一种气力输送***弯管性能检测方法，基于上述的其步骤如下：
步骤一：分别对透明弯管14及散体物料进行称重；
步骤二：将透明弯管14接入输送***，球阀3与节流阀4保持关闭状态，并将散体物料加入料仓6；
步骤三：开启动态信号采集软件与高速摄像机Ⅰ11、高速摄像机ⅠⅠ13、高速摄像机ⅠⅠⅠ15，启动空压机1并设置加载压力与卸载压力，根据涡街流量计5示数调节节流阀4控制流量；
步骤四：开启料仓挡板7，散体物料随星型卸料器8中匀速旋转的叶片均匀进入气固喷射器9，在喷射器腔内完成加速并沿管路输送；
步骤五：颗粒全部输送完成后，依次关闭空压机1、球阀3、节流阀4、高速摄像机Ⅰ11、高速摄像机ⅠⅠ13、高速摄像机ⅠⅠⅠ15以及动态信号采集软件；
步骤六：分别对透明弯管14以及未破碎的散体物料进行称重，同时保存压力数据，通过对比测试前后数据可获得弯管磨损率、颗粒破碎率以及压降，而未破碎的颗粒可循环使用避免浪费。
本发明的工作过程，散体物料加入所述料仓6，开启动态信号采集软件与所述高速摄像机Ⅰ11、所述高速摄像机ⅠⅠ13、所述高速摄像机ⅠⅠⅠ15，启动所述空压机1并设置加载压力与卸载压力，根据所述涡街流量计5示数调节所述节流阀4控制流量，开启所述球阀3，开启所述挡板7，散体物料所述随星型卸料器8中匀速旋转的叶片均匀进入所述气固喷射器9，在所述气固喷射器9腔内完成加速并沿管路输送，输送完成后，所述旋风分离器17进行粒度分级，再被所述收料箱18回收，颗粒全部输送完成后，依次关闭空压机1、球阀3、节流阀4、高速摄像机Ⅰ11、高速摄像机ⅠⅠ13、高速摄像机ⅠⅠⅠ15以及动态信号采集软件，分别对透明弯管14以及未破碎的散体物料进行称重，同时保存压力数据，通过对比测试前后数据可获得弯管磨损率、颗粒破碎率以及压降，而未破碎的颗粒可循环使用避免浪费。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种气力输送***弯管性能检测平台，其特征在于：包括物料输送单元、图像与数据采集单元、物料回收单元，所述的物料输送单元包括空压机（1）、储气罐（2）、球阀（3）、节流阀（4）、料仓（6）、挡板（7）、星型卸料器（8）、气固喷射器（9）、透明直管（10）以及透明弯管（14）组成，所述空压机（1）安装在输送***的始端，所述空压机（1）与所述储气罐（2）之间通管道连接，所述管道上依次安装有所述球阀（3）和所述节流阀（4），所述节流阀（4）后侧的所述管道上连接有所述气固喷射器（9），所述气固喷射器（9）上方安装有所述星型卸料器（8），所述星型卸料器（8）上方连接有料仓（6），所述料仓（6）下部连接有所述挡板（7），所述气固喷射器（9）输出口连接有所述透明直管（10），所述透明直管（10）远离所述气固喷射器（9）一侧末端连接有所述透明弯管（14）。
2.根据权利要求1所述的一种气力输送***弯管性能检测平台，其特征在于：所述料仓（6）与所述星型卸料器（8）的连接处设有所述挡板（7），所述挡板（7）开口大小可以调节。
3.根据权利要求1所述的一种气力输送***弯管性能检测平台，其特征在于：所述的图像与数据采集单元包括高速摄像机Ⅰ（11）、高速摄像机ⅠⅠ（13）、高速摄像机ⅠⅠⅠ（15）、涡街流量计（5）、压力传感器Ⅰ（12）、压力传感器ⅠⅠ（16）以及信号采集仪组成，所述高速摄像机Ⅰ（11）正对所述透明直管（10），所述高速摄像机ⅠⅠ（13）与所述高速摄像机ⅠⅠⅠ（15）正对所述透明弯管（14），分别安装在所述透明弯管（14）的外测与内侧，所述压力传感器Ⅰ（12）与所述压力传感器ⅠⅠ（16）分别装于所述透明弯管（14）的进口与出口两端，所述信号采集仪与计算机连接。
4.根据权利要求1所述的一种气力输送***弯管性能检测平台，其特征在于：所述物料回收单元由旋风分离器（17）、收料箱（18）构成，所述旋风分离器（17）安装于输送***末端，所述旋风分离器（17）出料口与所述收料箱（18）相连。
5.根据权利要求1所述的一种气力输送***弯管性能检测平台，其特征在于：所述透明直管（10）以及所述透明弯管（14）通过喉箍接入气力输送***。
6.根据权利要求1所述的一种气力输送***弯管性能检测平台，其特征在于：所述管道采用现有的气体输送管道。
7.根据权利要求1所述的一种气力输送***弯管性能检测平台，其特征在于：所述气固喷射器（9）与所述管道的连接方式均为法兰连接，所述法兰之间增加橡胶垫片保证气密性。
8.根据权利要求3所述的一种气力输送***弯管性能检测平台，其特征在于：所述高速摄像机Ⅰ（11）、所述高速摄像机ⅠⅠ（13）、所述高速摄像机ⅠⅠⅠ（15）安装在支撑架（19）上，所述支撑架（19）由圆盘、支撑杆和套环组成，所述支撑杆固定安装在所述圆盘的上表面，所述支撑杆上侧末端固定连接有所述套环，所述高速摄像机Ⅰ（11）、所述高速摄像机ⅠⅠ（13）、所述高速摄像机ⅠⅠⅠ（15）***到所述套环中。
9.根据权利要求3所述的一种气力输送***弯管性能检测平台，其特征在于：所述涡街流量计（5）与所述管道的连接方式均为法兰连接，所述法兰之间增加橡胶垫片保证气密性。
10.一种气力输送***弯管性能检测方法，基于权利要求1-8任一所述的一种气力输送***弯管性能检测平台，其特征在于：步骤包括：
步骤一：分别对透明弯管（14）及散体物料进行称重；
步骤二：将透明弯管（14）接入输送***，球阀（3）与节流阀（4）保持关闭状态，并将散体物料加入料仓（6）；
步骤三：开启动态信号采集软件与高速摄像机Ⅰ（11）、高速摄像机ⅠⅠ（13）、高速摄像机ⅠⅠⅠ（15），启动空压机（1）并设置加载压力与卸载压力，根据涡街流量计（5）示数调节节流阀（4）控制流量；
步骤四：开启料仓挡板（7），散体物料随星型卸料器（8）中匀速旋转的叶片均匀进入气固喷射器（9），在气固喷射器（9）腔内完成加速并沿管路输送；
步骤五：颗粒全部输送完成后，依次关闭空压机（1）、球阀（3）、节流阀（4）、高速摄像机Ⅰ（11）、高速摄像机ⅠⅠ（13）、高速摄像机ⅠⅠⅠ（15）以及动态信号采集软件；
步骤六：分别对透明弯管（14）以及未破碎的散体物料进行称重，同时保存压力数据，通过对比测试前后数据可获得弯管磨损率、颗粒破碎率以及压降，而未破碎的颗粒可循环使用避免浪费。
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2023
- 2023-06-07 CN CN202310664444.4A patent/CN116399747A/zh active Pending
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