一種固體顆粒物料的水力輸送裝置
1.本發明涉及水利輸送領域，具體的說是一種固體顆粒物料的水力輸送裝置。
背景技術：
2.固體顆粒物料管道水力輸送技術研究的核心是輸送載體動力特性與系統輸送參數研究。在冶金、煤炭，化工、水利等眾多領域，管道輸送已廣泛地用于礦石、固體廢料等的輸送。我國自然地理環境復雜，礦產資源比較豐富，固體顆粒物料采用管道水利輸送既能節約資源，又經濟、安全、無環境污染。
3.根據流體力學的基本原理，固體顆粒在管道中實現懸浮狀態輸送，這主要借助流體所具有的各種單顆粒在液流中作自沉降，同時受到重力、浮力和阻力。對于水平輸送，固體顆粒越小越易于水力輸送，對水力的具體大小提出要求。但目前采用的直流漿體管道往往需要大流速才能輸送高濃度的物料，因而造成固體顆粒物料中的大比重顆粒更加容易沉降于輸送管道底部，在顆粒表面粗糙或呈非圓形大摩擦角的情況下，極易在輸送管道內的底部位置產生沉積效應，減少輸送管道的有效輸送容積甚至產生堵塞等問題，而清理輸送管道中的沉積顆粒費時費力。
技術實現要素：
4.本發明旨在提供一種固體顆粒物料的水力輸送裝置，有效減輕輸送管道內固體顆粒物料的沉積阻塞并延長清理維護周期。
5.為了解決以上技術問題，本發明采用的具體方案為：一種固體顆粒物料的水力輸送裝置，包括輸送管道和間隔連接在輸送管道上的多個加壓泵，輸送管道內緣的底部設有多個導向塊，且多個導向塊沿輸送管道的長度方向間隔分布，導向塊呈楔形，導向塊的楔面迎向水體流動方向分布，以將流經導向塊的水體中的固體顆粒物料向上揚起并避免固體顆粒物料在輸送管道內緣的底部沉積。
6.優選的，導向塊內開設有貫穿自身楔面和基底面的引射孔。
7.優選的，引射孔為錐形孔，大端分布于導向塊的基底面上，小端分布于導向塊的楔面上。
8.優選的，引射孔的小端面位于楔面上靠近楔面和基底面的相交處。
9.優選的，導向塊的楔面靠近基底面的端部朝向上方翹起分布并形成末端加速部。
10.本發明中在輸送管道的底部間隔設有多個楔形的導向塊，固體顆粒物料在隨水流經過導向塊時，對應位置的水體和水體中受到上層顆粒的擠壓作用或因自身比重過大而在重力作用影響下產生沉降的固體顆粒物料，即隨導向塊楔面的導向作用而獲得一個向上的分速度并向上揚起，且該向上的分速度因楔面與輸送管道上壁之間的間隙逐漸變小所引發的流通截面變小而持續增大，從而使對應的固體顆粒物料高速揚起，最終使本發明一方面通過向上推動對應顆粒物料，直接避免了上述固體顆粒物料較快速的落入輸送管道底部，并與輸送管道底部產生接觸并結合過大的摩擦力或摩擦角而沉積；另一方面，因比重過大
而沉降于輸送管道中下部的的顆粒物料經自身上揚移動和水流高速上揚沖刷力推動后容易落于輸送水流的表層，從而受到其下方的比重較小顆粒物料因浮力而產生的向上的托舉作用，進一步使比重過大的顆粒物料不容易沉降而在輸送管道底部沉積。
11.在本發明的優選實施方式中，在導向塊內還開設有引射孔，引射孔的一端貫穿楔面，可通過楔面處高速流動的水體產生引射效果并將引射孔中的物料高速抽出。引射孔的另一端貫穿基底面，使基底面后方的因水體流過導向塊而流通通道急劇變寬導致水體流速變緩而產生沉降的部分固體顆粒物料可經引射孔噴出并再次高速越過導向塊，進而降低了導向塊基底面后方位置固體顆粒物料沉降并產生沉積的概率，進一步提高了本發明對于緩解或避免輸送管道內的阻塞的效果。
附圖說明
12.圖1為本發明的一個實施例中的輸送管道部分的剖視結構示意圖；
13.圖中標記：1、降速區，2、加速區，3、輸送管道，4、楔面，5、末端加速部，6、導向塊，7、引射孔，8、基底面。
具體實施方式
14.本實施例的一種固體顆粒物料的水力輸送裝置，與現有技術中的水力輸送裝置相同的，均包括輸送管道3和間隔設置在輸送管道3上的加壓泵。輸送管道3的起始端與固體物料顆粒倉相連，加壓泵將水體泵入輸送管道3內，通過水體沿輸送管道3的流動實現固體物料顆粒的長距離輸送。
15.與常規水利輸送裝置不同的是，如圖1所示本實施例的輸送管道3內的底部設有防阻塞系統，防阻塞系統包括固定于輸送管道3底部的多個導向塊6(圖1中僅示出兩個)，且導向管沿輸送管道3的長度方向間隔分布，通過導向塊6將流經的水體和固體物料顆粒向上揚起降低固體顆粒物料沉降并沉積于輸送管道3底部的概率，從而有效減輕輸送管道3內固體顆粒物料的沉積阻塞并延長清理維護周期。
16.所有導向塊6均為形狀相同的楔形塊，均包括楔面4、基底面8以及底部固定面。所有導向塊6的底部固定面均以焊接方式與輸送管道3的底部固結，而所有導向塊6的楔面4均朝向輸送管道3內水體的流向a方向設置。由此設置，即因楔面4和輸送管道3頂部之間形成的流通通道的截面持續變窄，使流經的水體和水體中的固體顆粒物料加速，從而在每一個導向塊6的楔面4上方均形成加速區2。而流經加速區2的水體以及對應導向塊6高度范圍內的沉降固體顆粒物料即沿流向b方向而獲得一個向上的分速度，通過該分速度阻止固體顆粒物料持續沉降，直接避免其過快沉降導致的沉積，并在其流經導向塊6末端后在水體沖刷作用下躍至水體表層，在小比重固體顆粒物料浮力所產生的向上的推舉作用下，延長了其沉降至管道底部的時間和概率，減緩固體顆粒物料的沉積。
17.本實施例中，導向塊6斜面的右側末端向上翹起并形成末端加速部5，使得加速區2末端的流通通道的截面進一步急速變窄，從而進一步提高了流經水體及固體顆粒物料的速度，確保沉降固體顆粒物料被揚起并躍至水體的表層。
18.圖1中，在水體和固體顆粒物越過導向塊6后，因輸送管道3內流通通道的截面復原，導致在導向塊6基底面8的右側產生一個降速區1。為避免因水體在降速區1內流速降低
而導致的部分固體顆粒物快速沉降，本實施例在導向塊6上還開設有引射孔7。引射孔7為錐形孔并貫穿導向塊6的楔面4和基底面8，其大端分布于基底面8上，利于將更多的沉降固體顆粒物吸入其內；其小端分布于楔面4上靠近頂部的位置，利用高速流經引射孔7小端的水體對引射孔7內的水體及固體顆粒物產生引射效應，使其沿d向重新回流至導向塊6的楔面4尾部并經水體加速后上揚，由此避免降速區1內的固體顆粒物沉降并沉積。
技術特征：
1.一種固體顆粒物料的水力輸送裝置，包括輸送管道(3)和間隔連接在輸送管道(3)上的多個加壓泵，其特征在于：輸送管道(3)內緣的底部設有多個導向塊(6)，且多個導向塊(6)沿輸送管道(3)的長度方向間隔分布，導向塊(6)呈楔形，導向塊(6)的楔面(4)迎向水體流動方向分布，以將流經導向塊(6)的水體中的固體顆粒物料向上揚起并避免固體顆粒物料在輸送管道(3)內緣的底部沉積。2.根據權利要求1所述的一種固體顆粒物料的水力輸送裝置，其特征在于：導向塊(6)內開設有貫穿自身楔面(4)和基底面(8)的引射孔(7)。3.根據權利要求2所述的一種固體顆粒物料的水力輸送裝置，其特征在于：引射孔(7)為錐形孔，大端分布于導向塊(6)的基底面(8)上，小端分布于導向塊(6)的楔面(4)上。4.根據權利要求3所述的一種固體顆粒物料的水力輸送裝置，其特征在于：引射孔(7)的小端面位于楔面(4)上靠近楔面(4)和基底面(8)的相交處。5.根據權利要求1所述的一種固體顆粒物料的水力輸送裝置，其特征在于：導向塊(6)的楔面(4)靠近基底面(8)的端部朝向上方翹起分布并形成末端加速部(5)。
技術總結
一種固體顆粒物料的水力輸送裝置，包括輸送管道和間隔連接在輸送管道上的多個加壓泵，輸送管道內緣的底部設有多個導向塊，且多個導向塊沿輸送管道的長度方向間隔分布，導向塊呈楔形，導向塊的楔面迎向水體流動方向分布，以將流經導向塊的水體中的固體顆粒物料向上揚起并避免固體顆粒物料在輸送管道內緣的底部沉積。本發明可有效減輕輸送管道內固體顆粒物料的沉積阻塞并延長清理維護周期。料的沉積阻塞并延長清理維護周期。料的沉積阻塞并延長清理維護周期。
技術研發人員：王博 李啟凱 耿直 范天雨 葉昕 何流 許澤帆 陳紫涵 李敏 聶相田
受保護的技術使用者：華北水利水電大學
技術研發日：2022.09.21
技術公布日：2022/11/25
