一种出渣装置

文档序号:150560 发布日期:2021-10-26 浏览:41次 >En<

阅读说明:本技术 一种出渣装置 (Slag discharging device ) 是由 刘伟 张明明 李著松 刘乐 方小龙 石国强 叶珂呈 于 2021-07-26 设计创作,主要内容包括:本发明公开一种出渣装置,包括吸管、管体、挡流板以及动力件;吸管的一端用于吸入介质,吸管的另一端插入管体内;管体的内壁与吸管的外壁之间设有至少两组挡流板;多组挡流板沿吸管周向设置,且沿周向相邻的两组挡流板之间形成用于气流加速的通道;动力件向通道的进气口输送气流,气流经通道的窄口受压后向出气口加速射出,能够获得两倍音速的射流,第一圆锥段将气流导向第一圆锥段的小端口处,气流在第一圆锥段的小端口处与气体混合,并交换动量向前射出,使第一圆锥段的小端口内产生真空,并使吸管内产生负压,使得吸管由吸口端持续吸入介质,通过提高动力件输送的气源压力,可以有效提升介质输送的距离。(The invention discloses a slag discharging device, which comprises a suction pipe, a pipe body, a flow baffle and a power part, wherein the suction pipe is arranged in the pipe body; one end of the suction pipe is used for sucking media, and the other end of the suction pipe is inserted into the pipe body; at least two groups of flow baffle plates are arranged between the inner wall of the pipe body and the outer wall of the suction pipe; the plurality of flow baffle plates are arranged along the circumferential direction of the suction pipe, and a channel for accelerating air flow is formed between two adjacent sets of flow baffle plates along the circumferential direction; the power piece carries the air current to the air inlet of passageway, the gas flow jets out with higher speed to the gas outlet after the slot pressurized of passageway, can obtain the efflux of twice sound speed, first cone section leads the little port department of first cone section with the air current, the air current is at the little port department of first cone section and gas mixing, and exchange momentum jets out forward, produce the vacuum in the little port of messenger&#39;s first cone section, and produce the negative pressure in making the straw, make the straw last suction medium by the suction port end, through the air supply pressure that improves power piece transport, can effectively promote the distance that the medium carried.)

一种出渣装置

技术领域

本发明涉及流体机械领域,具体涉及一种出渣装置。

背景技术

现有技术中的出渣装置存在以下不足,1、微型掘进机或者小型掘进机等布置空间有限的设备,对各个系统的元件尺寸要求较为严苛,常规出渣装置的尺寸是制约微型掘进机或小型掘进机进一步应用的主要因素之一;2、虽然当前有小范围运用的真空出渣装置,但存在装置体积仍然过大,控制气路与逻辑关系复杂,成本高昂,重量较重,不方便人工操作以及不便携带进入作业空间有限的地方等诸多问题;3、盾构隧道内清除淤泥、掉落的渣土主要依靠人工进行清理,人工清理需要耗费大量资源,并且效率低,而在面对这些复杂的多相态介质,传统的潜水泵、气动隔膜泵、渣浆泵等都存在着无法完全清理干净、容易吸空,需要沉淀池,以及元器件寿命受介质影响较大等缺点;4、在煤矿、石化等领域的施工环境中含有易燃易爆以及有毒有害介质,因此要求工作环境中不能存在电火花以及发热等危险源,但现有煤矿、石化等领域的出渣设备中都含有电气元件,需要提供电源或控制信号,这些元件老化后或长时间工作可能会产生电火花、发热等危险源,从而导致爆炸。

综上所述,急需一种适用性好、结构简单、性能稳定,能适应不同工况以及不含电气元件的出渣装置以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种适用性好、结构简单、性能稳定,能适应不同工况以及不含电气元件的出渣装置,具体技术方案如下:

一种出渣装置,包括吸管、管体、挡流板以及动力件;所述吸管的一端用于吸入介质,所述吸管的另一端插入管体内;所述吸管的外壁与管体的内壁之间设有至少两组挡流板;多组挡流板沿吸管周向设置,且沿周向相邻的两组挡流板之间形成用于气流加速的通道;所述通道沿介质流向包括进气口、窄口和出气口;沿吸管的周向,所述进气口和出气口的宽度均大于窄口的宽度;所述动力件与通道的进气口连通,动力件用于向进气口输送气流;所述吸管的另一端设有第一圆锥段,第一圆锥段的自由端为第一圆锥段的小端口,第一圆锥段用于将通道内的气流导向第一圆锥段的小端口处。

以上技术方案优选的,所述管体包括第一管体;所述挡流板设置在吸管的外壁和第一管体的内壁之间;所述第一管体分为第二圆锥段和第三圆锥段;所述第一圆锥段穿过第二圆锥段插入第三圆锥段内;沿介质流向,第二圆锥段的大端口远离第一圆锥段,第二圆锥段的小端口为第三圆锥段的大端口;沿介质流向,所述第二圆锥段的长度等于等于通道的进气口至窄口的长度。

以上技术方案优选的,沿介质流向,所述第三圆锥段的长度等于通道的窄口至出气口的长度,且所述第一圆锥段的锥度大于第三圆锥段的锥度。

以上技术方案优选的,所述管体还包括第二管体;所述第二管体的一端为第四圆锥段;所述第四圆锥段的大端口内径与第三圆锥段小端口内径一致,且沿介质流向,所述第四圆锥段的大端口与第三圆锥段小端口同中心轴线对合,第四圆锥段用于将通道的出气口的气流导向第一圆锥段的小端口处。

以上技术方案优选的,所述挡流板靠近第四圆锥段的一端设有限位弧块;所述第四圆锥段的内壁设有与限位弧块对应的弧形槽;所述限位弧块插入弧形槽内。

以上技术方案优选的,所述第二管体沿介质流向分为第四圆锥段、混合段和第五圆锥段;所述混合段两端的开口分别为第四圆锥段的小端口以及第五圆锥段的小端口。

以上技术方案优选的,还包括吸入室壳体;所述吸入室壳体内部设有环形空腔;所述吸管贯穿环形空腔;所述环形空腔与第二圆锥段的大端口连通;所述动力件与环形空腔连通;所述吸管与环形空腔同中轴线。

以上技术方案优选的,所述吸入室壳体和第二圆锥段的大端口之间设有直管;所述直管套设在吸管上,且直管两端分别连通环形空腔和第二圆锥段的大端口。

以上技术方案优选的,所述吸管上设有第一把手;所述吸入室壳体外壁和第二管体外壁之间设有第二把手;所述吸管上设有第一阀门;所述环形空腔与动力件之间设有第二阀门。

以上技术方案优选的,所述通道的内侧壁面为曲面;所述曲面用于导流。

应用本发明的技术方案,具有以下有益效果:

(1)本发明的出渣装置包括吸管、管体、挡流板以及动力件;所述吸管的一端(吸口端)用于吸入介质,所述吸管的另一端插入管体内;所述管体的内壁与吸管的外壁之间设有至少两组挡流板;多组挡流板沿吸管周向设置,且沿周向相邻的两组挡流板之间形成用于气流加速的通道;动力件向通道的进气口输送气流(压缩空气),气流经通道的窄口受压后向出气口加速射出,能够获得两倍音速的射流,第一圆锥段将气流导向第一圆锥段的小端口处,气流在第一圆锥段的小端口处与气体混合,并交换动量向前射出,使第一圆锥段的小端口内产生真空,并使吸管内产生负压,使得吸管由吸口端持续吸入介质,通过提高动力件输送的气源压力,可以有效提升介质输送的距离;相比于现有技术,本发明的效果在于,1、本发明通过将通道设置为两端大中间窄的形状,便于对气流进行加速,能根据实际需求选择挡流板的厚度从而调整通道的深度(沿径向的深度)或根据实际需求选择沿圆周方向两组挡流板之间的间距(即调整通道沿圆周方向的宽度),从而减小气流的阻力,提升窄口的有效过流面积占临界断面面积的占比(此处临界断面为在窄口处,喷管和第二圆锥段被挡流板分隔后沿径向形成的扇形截面),以防止提前出现滞止现象从而导致射流流速不能进一步提升,而在现有技术中通常直接通过增大吸管和管体的径向间隙来减小过流阻力,但直接增大吸管和管体的径向间隙使得气流的过流面积也增大,过流面积增大将会导致滞止流量剧烈增加,耗气量成倍提升而实际上出口射流的速度并无明显增加,导致效率降低,也不能将装置的效率控制在最合理的范围;2、本发明相对于传统的叶片式或容积式吸渣泵(渣浆泵),本发明结构简洁,成本低、易于生产和安装,无旋转组件因此不需要进行动平衡测试与调整;而且本发明没有进行相对运动的关键零部件(如叶片转子或活塞头),能大大减少维修和更换零件的次数,实用性和经济性强;3、相比于现有技术的电气驱动和电气控制的叶片式或容积式吸渣泵(渣浆泵),本发明不依赖电驱动与电控制,因此可以在高磁干扰或是复杂电磁的工作环境中保持较高的可靠性,并且可以在易燃易爆或是密闭空间等环境中安全运行,可靠性高;同时本发明省去了庞大的储渣罐以及昂贵的气动自动控制系统,体积进一步缩小,更加方便狭小空间作业,进一步节省成本的同时便于有效推广应用。

(2)本发明的管体包括第一管体;所述第一管体沿介质流向分为第二圆锥段和第三圆锥段;所述第二圆锥段的长度等于通道的进气口至窄口的长度,使得气流在第二圆锥段(第二圆锥段内径沿介质流向渐缩)以及通道的配合下进行绝热压缩,增加流速,便于形成射流。

(3)本发明的第三圆锥段的长度等于通道的窄口至出气口的长度,通过第三圆锥段和第一圆锥段配合将窄口的气流导向第一圆锥段的的小端口处,减少气流损失;并且第一圆锥段的锥度大于第三圆锥段的锥度(即加大第一圆锥段与第三圆锥段的径向间隙),使得气流在窄口受压出来之后,获得更高的流速,使得射流效率好。

(4)本发明的管体还包括第二管体;所述第二管体的一端为第四圆锥段;第四圆锥段的大端口内径与第三圆锥段小端口内径一致,且沿介质流向,所述第四圆锥段的大端口与第三圆锥段小端口同中心轴线对合,通过第四圆锥段将通道的出气口的气流导向第一圆锥段的小端口处,减少气流损失,优化射流效果。

(5)本发明的挡流板靠近第四圆锥段的一端设有限位弧块;所述第四圆锥段的内壁设有与限位弧块对应的弧形槽,通过设置限位弧块和弧形槽,防止第二管体相对第一管体发生转动,并且便于装配。

(6)本发明的第二管体沿介质流向分为第四圆锥段、混合段和第五圆锥段;所述混合段两端的开口分别为第四圆锥段的小端口以及第五圆锥段的小端口,第四圆锥段便于将气流导向第一圆锥段的小端口处,气流在第一圆锥段的小端口处与吸管吸入的介质进行动量交换,介质被气流裹挟着加速流向混合段,气流和杂质在混合段混合,混合后经第三圆锥段向外输送,避免堵塞。

(7)本发明还包括吸入室壳体;所述吸入室壳体内部设有环形空腔;环形空腔能以最小的阻力改变气流流动方向,使得气流从径向流动变为轴向流动并减小局部损失,同时有一定的稳定气流的作用,从而提高气流射流效率;吸管与环形空腔同中轴线,保证从不同位置进入进气口中的气流流量相等,防止气流损失。

(8)本发明的吸入室壳体和第二圆锥段的大端口之间连接有直管;所述直管套设在吸管上,且直管两端分别连通环形空腔和第二圆锥段的大端口,环形空腔的气流经直管内壁与吸管外壁之间的间隙进入通道的进气口,通过设置直管能使环形空腔进入的气流能够重新稳定,消除部分湍流。

(9)本发明的第一把手和第二把手便于携带和手持;通过第一阀门和第二阀门控制装置的运行,方便快捷,易于控制。

(10)本发明的通道的内侧壁面为曲面;通过曲面将气流引导至通道的窄口,气流在窄口受压,且气流经过窄口受压后通过曲面加速导向通道的出气口,气动性和加速效果好。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外,本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图,对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。

在附图中:

图1是本实施例的出渣装置结构示意图(未示意动力件);

图2是图1的局部示意图;

图3是图1中A的放大图;

图4是挡流板和吸管的配合示意图;

图5是限位弧块和弧形槽的配合示意图;

图6是第一圆锥段和第三圆锥段的内壁与中轴线的夹角示意图;

其中,1、吸管;1.1、第一圆锥段;1.2、吸口端;2、管体;2.1、第一管体;2.11、第二圆锥段;2.12、第三圆锥段;2.13、配合管;2.2、第二管体;2.21、第四圆锥段;2.22、混合段;2.23、第五圆锥段;3、挡流板;3.1、进气口;3.2、窄口;3.3、出气口;3.4、限位弧块;3.5、曲面;4、吸入室壳体;4.1、环形空腔;5、直管;6、弯头管道;7、第一把手;8、第二把手。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明,但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例:

一种出渣装置,包括吸管1、管体2、挡流板3以及动力件(未图示);所述吸管的第一端(吸口端1.2)用于吸入介质,所述管体2包括第一管体2.1和第二管体2.2,所述吸管的第二端(出口端)插入第一管体内;第二管体插入第一管体内;挡流板设置在吸管的第二端的外壁与第一管体的内壁之间,且多组挡流板(本实施例优选三组)沿吸管周向等间距设置,沿周向相邻的两组挡流板之间形成用于气流加速的通道,动力件(如空气压缩机)向进气口输入气流(压缩空气),使得气流加速后形成射流,如图1-5所示,具体如下:

如图4所示,所述通道沿介质流向分为进气口3.1、窄口3.2和出气口3.3;沿介质流向,进气口至窄口的宽度(沿吸管圆周方向的宽度)逐渐变小(使得进气口至窄口的过流面积逐渐减小,气流加速至当地声速,此时窄口沿径向截面为临界断面),窄口至出气口的宽度(沿吸管圆周方向的宽度)逐渐变大,动力件向通道的进气口输入气流,气流在进气口至窄口的区间段逐渐收缩加速,至窄口时恰好达到声速临界,并经过窄口至出口的区间段加速射出,从而形成射流。优选所述通道的侧壁面为曲面3.5;所述曲面用于将进气口3.1的气流导入通道的窄口,并从窄口导出。

如图4所示,进气口沿吸管周向的宽度为L1,窄口沿吸管周向的宽度为L2,出气口沿吸管周向的宽度为L3,L1和L3均大于L2

如图1-2所示,所述吸管1的第二端上设有第一圆锥段1.1(第一圆锥段的大端口设置在吸管上,小端口朝向第二管体),第一圆锥段插入第一管体2.1内,具体是:所述第一管体2.1沿介质流向分为第二圆锥段2.11、第三圆锥段2.12以及配合管2.13,所述第二圆锥段的大端口朝向吸管的吸口端1.2,第二圆锥段的小端口为第三圆锥段的大端口,所述配合管2.13连接在第三圆锥段2.12的小端口的端面,配合管与第三圆锥段同中轴线;所述第一圆锥段1.1穿过第二圆锥段插入第三圆锥段内。

优选的,如图3所示,沿介质流向,所述第二圆锥段2.11的长度(即图3中标示的D1)等于通道的进气口3.1至窄口3.2的长度,使得气流进行绝热压缩,增加流速,气流至窄口时刚好增加至当地音速;沿介质流向,第三圆锥段2.12的内径渐缩,使得窄口出来的气流能沿第一圆锥段的母线方向导向第一圆锥段的小端口处,减少射流损失;沿介质流向,第三圆锥段2.12的长度(即图3中标示的D2)等于通道的窄口3.2至出气口3.3的长度且所述第一圆锥段1.1的锥度大于第三圆锥段2.12的锥度(优选第一圆锥段的锥度为第三圆锥段的锥度的1.1-3倍),使得气流在经过临界断面之后,增加流速,得到更高速度的射流。如图6所示,第一圆锥段的内壁与中轴线的夹角为B,第三圆锥段的内壁与中轴线夹角为A,B大于A。

如图2所示,所述第二管体2.2沿介质流向分为第四圆锥段2.21、混合段2.22以及第五圆锥段2.23;第四圆锥段2.21的大端口插入配合管2.13内(配合管内径与第四圆锥段外径规格匹配),所述第四圆锥段2.21的大端口内径规格与第三圆锥段2.12小端口内径规格一致,第四圆锥段的大端口与第三圆锥段小端口对合且第三圆锥段和第四圆锥段同中心轴线;通过第四圆锥段2.21将通道的出气口的气流导向第一圆锥段1.1的小端口处;所述混合段2.22(等径圆管)两端的开口分别为第四圆锥段2.21的小端口以及第五圆锥段2.23的小端口,通道的出气口的气流射向第一圆锥段的小端口处与气体混合,并交换动量向混合段以及第五圆锥段射出,使得第一圆锥段的小端口内产生真空(即根据文丘里效应产生真空),从而使得吸管1沿第一圆锥段1.1的小端口至吸管的吸口端1.2建立负压,吸管从吸口端持续吸入介质(如淤泥)。

优选的,如图5所示,所述挡流板3靠近第四圆锥段2.21的一端设有限位弧块3.4;所述限位弧块沿介质流向的长度与第四圆锥段的长度一致;所述第四圆锥段2.21的内壁上设有与限位弧块对应的弧形槽,限位弧块插入弧形槽内。弧形槽和限位弧块的形状及规格匹配,能刚好嵌合。

优选的,如图2所示,还包括吸入室壳体4以及直管5;所述吸入室壳体4套设在吸管1的外壁上,且吸入室壳体位于第二圆锥段2.11靠近吸管的吸口端的一侧;所述吸入室壳体内部设有环形空腔4.1,所述吸管贯穿环形空腔,优选环形空腔与吸管同中轴线;所述直管5的两端分别设置在吸入室壳体以及第二圆锥段的大端口端面上;直管(等径圆管)套设在吸管上,且直管的两端分别与环形空腔4.1以及第二圆锥段2.11的大端口连通,优选直管的内径与第二圆锥段大端口内径一致。

优选的,动力件通过弯头管道6与环形空腔4.1连通。

优选的,所述吸管上设有第一阀门;所述弯头管道上设有第二阀门。

优选的,如图1所示,所述吸管上设有第一把手7;所述吸入室壳体的外壁和第二管体的外壁之间设有第二把手8。

优选的,所述第五圆锥段2.23的大端口连接有输送管道,便于将杂质向外输送。

优选的,通过设置挡流板,能有效提高气流的速度,便于形成速度更高的射流,如下表1所示:

表1设置挡流板和不设置挡流板形成的射流速度对比

表1中,bar表示压强;如图6所示,P1表示第三圆锥段小端口处;P2表示第一圆锥段的小端口处;从表1可知,通过设置挡流板能有效提高射流速度。

本实施例的出渣装置的工作流程是:

1、动力件通过弯头管道6向环形空腔4.1内输送气流(压缩空气),气流进入直管5与吸管1之间的间隙中,并从间隙流向通道的进气口3.1;

2、气流在通道的内侧壁面的引导下,持续向窄口3.2聚集,气流在窄口处受压,气流通过窄口后加速射出,通过第一圆锥段1.1和第四圆锥段2.21将窄口出来的气流导向第一圆锥段1.1的小端口处,气流在第一圆锥段1.1的小端口处与气体混合并交换动量后朝向混合段2.22和第五圆锥段2.23射出,并在第一圆锥段1.1的小端口内建立负压,使得吸管的吸口端1.2持续吸入介质;

3、介质由第一圆锥段1.1的小端口流出,并被持续射流出来的气流包裹着朝向混合段2.22向外射出,从而完成持续的吸入和射出过程;

4、工作完成后动力件停止输送气流,装置停止工作。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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