粘塑性物料管道输送设备制造技术

本实用新型专利技术涉及粘塑性物料管道输送装置。尤其是软粘土的管道输送设备。包括推送器、进料装置、输料管道、转换阀、布料装置、水上定位系统，智能控制系统的设备。采用一种内壁表面处理的输料管道，一种设置于输料管道上的被膜装置，在物料与管道间设置表面膜，使高浓度、高粘性、低强度的软粘物料在低能耗的前提下进行输送，解决了软粘物料远距离管道输送的难题。具有思维巧妙，原理简单，输送量大，输送距离远，能耗省，操作简单，使用方便的特点。适用于石油、化工、采矿、环保和建筑等诸多方面。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及粘塑性物料管道输送装置。尤其是软粘土的管道输送设备。
技术介绍
气体、液体和粉粒状固体可用管道输送，理论上也比较成熟。而粘塑性物料的管道输送 理论，国内外鲜见研究和报道，通常认为无法用管道输送。就输送泥土的现有技术和设备来 说，泥浆浓度大于30%，就难以输送；粉粒状干土潮湿就无法管道输送。而大量泥土的自然 状态都处于难以用管道输送的范围。自然界和工程中普遍存在着粘塑性物料输送的需求。在 石油、化工、采矿、环保和建筑等诸多方面，都涉及到粘塑性物料的输送。如在海岸工程中，常要求在离堤坝几百米甚至几千米以外取土，进行堤坝的土方闭气。 海岸滩涂上沉积着深厚的软粘土层，这类土层粘性大，强度低、含水量大，陆上机械下不去， 水上机械上不来，现有的设备难以发挥作用，人工又无法施工。又如在水库、湖泊、河道中，日积月累，渐渐地沉积起越来越厚的泥层，使河床提高。 这不但减少库容，污染环境，影响交通，而且在讯期会洪水泛滥，危及堤防，造成水灾。.另外，工业废渣清运，城市垃圾处理，码头航道清淤等，粘塑性物料的输送一直是工程 中迫切需要解决的课题。可见，粘塑性物料远距离管道输送方法与设备，具有广阔的市场需 求和广泛的应用前景。经检索，在泥土输送方面，国外有很多相关的研究。如淤泥质软粘土输送过程中流动特 性的变化，涉及到流变学问题的研究，呈现出非常复杂的力学机制。如软粘土的软弱性、粘 滞性、触变性、流变性、渗透性、压縮性，以及在气、液、固、表面活性剂等非均匀多相介 质状态下，流场特性、流动机理和模型。建立本构方程，确定有关参数，在气、液、泥等多 相介质状态下边界层的相互作用机理和内在规律。通过检索国内外专利文献及相关的数据库， 从寻找到的资料可见，很多专家学者的研究在这一
，作出了积极的贡献，这些研究试验成果都是本专利技术的基础和前提。陶松垒等(1996， 1997， 2004， 2005)提出了气力输泥 方法与系统，环保型清淤输泥方法与设备等，能远距离输送高浓度、大粘度、低含水量的淤 泥和软粘土又不污染环境的土方施工设备。该设备包括喂入装置、发送器、水环气垫装置、 脉冲切割器、输料管道、布料结构，适用于河塘开挖、堤坝填筑、制砖、水库湖泊清淤、航 道疏竣。解决了部分软粘物料(Bingh咖体)的远距离输送的难题。研制了能远距离输送高浓度、 高粘性、低含水量的淤泥和软粘土的新型设备。该项目已取得专利，并获浙江省自然科学基金、浙江省高 校重点科研基金和杭州市科技创新重点项目立项资助。但是，未发现采用仿生鱼体表面膜、动物肠道膜的表面膜减阻的方法，实现粘塑性物料远距离管道输送的设备。
技术实现思路
本技术针对上述问题，设计一种粘塑性物料管道输送装置，目的在于有效解决粘塑 性物料远距离管道输送的设备问题。本技术方案是釆用一种内壁表面处理的输料管道， 一种设置于输料管道上的被腠 装置， 一种在物料与管道间设置润滑悬浮膜。包括推送器、进料装置、输料管道、转换阀、 布料装置、水上定位系统，智能控制系统的设备。使粘塑性物料在低能耗的前提下进行输送， 实现各种粘塑性物料的远距离管道输送。所述的被膜装置是仿生鱼体表面膜方法和物料表面成形被膜装置，是采用种种装置在被 输送的物料表面设置一层类似于鱼体表面膜的装置。其方法是把物料压制成或包装成与管道 相吻合的形状，在已成形状的物料表面包上一层防渗薄膜，或在物料与管壁之间喷上一层润 滑剂，以减少物料与管壁之间的阻力，避免物料损伤和管道的磨损。防渗薄膜和润滑剂材料， 是根据不同的输送物料及工作要求选择和确定的。所述内壁表面处理的输料管道是仿生动物肠道膜的减阻装置，是在输送管道的内壁表面 设置一层类似于动物肠道膜的吸附层。其方法有内壁表面层法和双重管道法两种。内壁表面 层法如图1所示，是在输料管道(1)的内壁，进行表面处理。通常是在输料管道(1)的内 壁涂复上一层，带有很多微小毛细孔的吸附层(2)。双重管道法更适合远程输送，如图2、图6所示，在管道(1)内壁设有与毛细孔(6)的吸附层(2)相联通的水平通道(5)。水平 通道(5)与辅助管道(48)相联接，并受电磁阀(50)控制。所述的在物料与管道间设置润滑悬浮膜。由于输料管道(1)为高能表面，管壁的表面能 很大，于是管壁与物料(4)的间粘附功也很大，物料(4)在管壁上的粘附作用很强，造成 输道阻力很大。当输料管道(1)进行处理，在管壁上增加吸附层(2)，并加入防渗薄膜和润 滑剂。在输送过程中表面活性剂进入并吸附于管道的内壁上，从而形成一层牢固的表面膜(3)。 使得管壁与物料之间垫有一层悬浮膜，使物料(4)与管道(1)相隔离，避免物料(4)与管 道(l)之间的直接摩擦，以减少粘塑性物料物料扰动及与管壁粘滞阻力，同时也减少了管道 (1)的磨损。润滑剂可以回收重复使用。吸附层(2)还有着调节表面膜余缺的功用。软粘土是指在静水或缓慢的流水环境中沉积，经生物化学作用形成，含有有机质，天然 含水量大于液限，天然孔隙比大于1.0的饱和土。软粘土为非牛顿流体，既不是液体，也不 是固体，属于宾哈姆体范畴，并且具有软弱性、粘滞性、触变性、流变性、渗透性、压縮性 的特点。这种软粘物料的非牛顿流体特性及其在扰动下的再固结特性，具有很大的粘滞阻力， 无法用管道输送。就输送泥土的现有技术和设备来说，泥浆浓度大于30%，就无法输送；粉 粒状干土稍有潮湿就无法输送。而在工程中大量泥土的自然状态都处于难以用管道输送的范围。高浓度、高粘性、低强度软粘土， 一直被认为无法管道输送。其不可输送性的主要原因 是软粘土的粘滞性，克服物料粘滞性是远距离输送的关键。如输送粘土时加入的表面活性剂和水，就可以在管壁上铺展，表面活性剂就以疏水的碳氢链吸附于管壁上，带有一层表面膜(3)的极性基伸入管内吸附在管壁上，将原来高能表面的管壁被表面膜覆盖，此时粘土的移动在表面膜(3)上进行，其粘附力降低、使输送阻力降低。不同的表面活性剂的减阻效果不同，对不同配方的添加剂的作用机理效果进行试验研究分析，试验表明表面膜的减阻效果依次为水膜层不如泥浆层，泥浆层不如润滑活性剂层，润滑活性剂层不如小气泡层。减阻效果最好的是水、泥浆、润滑活性剂、发泡剂的混合物。所述的被膜装置包括被膜器(7)、配料箱(19)、高压管(20)、定量泵(21)、控制阀(22)单向阀和喷头等组成。设置在输料管道上，适时地对料柱表面喷一层表面膜液。根据 输送不同的物料选择和配置相适应的表面膜液。表面膜液与被输送物料的比例为0.5%~8%之 间。所述的添加剂的选择是远距离输送粘塑性物料的关键技术之一，因此探讨各种不同的外 加剂对输送特性的影响，探讨添加剂改良输送特性的机理，完善粘塑性物料远距离输送的理 论体系，做到最大限度的节约能源，提高输送效率。输送不同的物料采用不同的添加剂，一 般是在水、气和混合物中外加表面活性剂、增润剂、发泡剂，如烷基硫酸盐，烷基醇酰胺， 脂肪醇聚氧乙稀醚硫酸盐，烷基苯酚聚氧乙稀醚，聚次甲基萘磺酸盐，亚甲基二萘磺酸盐， 木质素磺酸盐等。当输送远距离远时，可采用双重管道输送法，即在主输送管道上，每隔一定距离，均匀 装一个助推器。主输送管道、电缆与辅助管道平行铺设。当泥土在主输送管道中行进的阻力 较大时，辅助管本文档来自技高网...

【技术保护点】
粘塑性物料管道输送设备，包括推送器、进料装置、输料管道、转换阀、布料装置、水上定位系统，智能控制系统等，其特征是：一种内壁表面处理的输料管道，一种设置于输料管道上的被膜装置，一种在物料与管道间设置润滑悬浮膜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陶松垒，陈丽君，白建辉，沈家谊，王建党，李芝莲，
申请(专利权)人：陈丽君，
类型：实用新型
国别省市：86[中国|杭州]