一種全壁面加熱雙速螺旋假塑性流體泵送裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種假塑性流體泵送裝置，尤其是一種全壁面加熱雙速螺旋假塑性流體泵送裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]假塑性流體在工業(yè)應(yīng)用中普遍存在，如重質(zhì)原油、高分子溶液、膠體聚合物等，具有粘度高、流動(dòng)性能差的特點(diǎn)，假塑性流體通過(guò)圓管輸送進(jìn)行加注過(guò)程中，存在管阻大、耗能高的缺點(diǎn)，表現(xiàn)出較差的泵送性能。因此，現(xiàn)有的流體泵送設(shè)備，多數(shù)均需要配備較大的動(dòng)力裝置，如:采用液壓作為動(dòng)力輸送重質(zhì)原油時(shí)，需要提供較高的輸送壓力。另一方面，假塑性流體具有良好的粘溫特性和剪切稀化效應(yīng)，即溫度升高，假塑性流體的粘度下降，承受剪切速率時(shí)，其粘度明顯降低。然而，假塑性流體這類優(yōu)良特性并沒(méi)有用在提高假塑性流體泵送性能的方面。造成這種現(xiàn)象的原因主要是:
[0003]I)假塑性流體雖然有良好的粘溫特性，但其大部分假塑性流體為膠體分散體系，導(dǎo)熱性能很差，加熱過(guò)程中，存在嚴(yán)重的不均勻性，實(shí)現(xiàn)對(duì)假塑性流體均勻加熱，需要耗費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間，這方面的設(shè)備和方法欠缺；
[0004]2)現(xiàn)有的假塑性流體輸送泵，多是圓柱腔體結(jié)構(gòu)，假塑性流體在流動(dòng)過(guò)程中，僅僅存在一個(gè)徑向的剪切速率，剪切稀化影響的效果是有限的，假塑性流體依然表現(xiàn)出較高的粘度，阻礙了假塑性流體泵送技術(shù)的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種全壁面加熱雙速螺旋假塑性流體泵送裝置及方法，可以對(duì)假塑性流體進(jìn)行充分加熱且對(duì)其進(jìn)行螺旋剪切，克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0006]技術(shù)方案:一種全壁面加熱雙速螺旋假塑性流體泵送裝置，包括:缸體和動(dòng)力及動(dòng)力傳遞模塊，該模塊包括兩端的液壓馬達(dá)、馬達(dá)底座、聯(lián)軸器、圓柱銷、軸瓦座、軸瓦、軸承座和雙列圓錐滾子軸承，低速輸入軸、高速輸入軸、大螺旋裝置和小螺旋裝置構(gòu)成，兩端的液壓馬達(dá)通過(guò)聯(lián)軸器將輸出的轉(zhuǎn)矩分別依靠低速輸入軸和高速輸入軸帶動(dòng)大螺旋裝置和小螺旋裝置轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0007]其特征在于:包括加熱模塊和螺旋剪切及輸送模塊；
[0008]所述加熱模塊由大螺旋裝置、小螺旋裝置和缸體為主體設(shè)置的相應(yīng)油路結(jié)構(gòu)組成；
[0009]所述螺旋剪切及輸送模塊包括大螺旋裝置和小螺旋裝置，所述大螺旋裝置包括大中空管，內(nèi)部大隔板以及大中空管上設(shè)有大螺旋葉片；小螺旋裝置結(jié)構(gòu)包括:小隔板，小中空管和小螺旋葉片，形成和大螺旋裝置相同的結(jié)構(gòu)；所述大隔板將大中空管隔成兩個(gè)底部連通的半圓柱腔體；小螺旋裝置結(jié)構(gòu)和大螺旋裝置結(jié)構(gòu)相同，即小端端蓋和小螺旋裝置上設(shè)置有相似的油路結(jié)構(gòu)。
[0010]進(jìn)一步的，所述的大螺旋裝置一端的油路結(jié)構(gòu)包括大端端蓋和大中空管；所述的大端端蓋和大中空管上開(kāi)有大端端蓋進(jìn)油孔和大中空管進(jìn)油孔、大端端蓋出油孔和大中空管出油孔，所述的大端端蓋上開(kāi)有油槽；小螺旋裝置端的油路結(jié)構(gòu)和大螺旋裝置端的相同。
[0011]進(jìn)一步的，所述的大螺旋裝置和小螺旋裝置為單線程或雙線程螺旋結(jié)構(gòu)。
[0012]進(jìn)一步的，低速輸入軸和大螺旋裝置聯(lián)接采用型面聯(lián)接，低速輸入軸和大螺旋裝置聯(lián)接的軸端設(shè)有隔熱襯套，同時(shí)采用銷定位；高速輸入軸和小螺旋裝置的聯(lián)接方式采用與低速輸入軸和大螺旋裝置相同的聯(lián)接結(jié)構(gòu)。
[0013]進(jìn)一步的，所述的缸體分為大端和小端，大端設(shè)置有進(jìn)液口，小端設(shè)置有出液口 ；大端有與進(jìn)液口襯套配合的進(jìn)液口襯套光孔，小端有與出液口襯套配合的出液口襯套光孔。
[0014]進(jìn)一步的，所述大螺旋裝置內(nèi)部、小螺旋裝置內(nèi)部和缸體外壁面均有油浴回流；
[0015]所述加熱模塊包括對(duì)大螺旋裝置、小螺旋裝置和缸體壁面油浴回流三部分進(jìn)行加熱；其中大螺旋裝置和小螺旋裝置加熱步驟相同；
[0016]大螺旋裝置內(nèi)部加熱油路通過(guò)大端端蓋進(jìn)油孔和大中空管進(jìn)油孔對(duì)大中空管供給高溫導(dǎo)熱油，高溫導(dǎo)熱油在大隔板的阻擋下，沿著大中空管回流，最后通過(guò)大端端蓋出油孔和大中空管出油孔流出；
[0017]缸體外部及端部分別設(shè)置有缸體隔熱層、大端壓蓋和小端壓蓋，缸體隔熱層上分別設(shè)有進(jìn)油孔和出油孔；缸體壁面加熱由缸體隔熱層、大端壓蓋、小端壓蓋構(gòu)成的腔體通入高溫導(dǎo)熱油實(shí)現(xiàn)；
[0018]該方法包括以下步驟:
[0019]步驟一:假塑性流體泵送之前，啟動(dòng)裝置的加熱模塊，使得缸體腔體內(nèi)部溫度升高至油浴溫度，大螺旋裝置端的高溫導(dǎo)熱油由大端端蓋的大端端蓋進(jìn)油孔進(jìn)行加注，通過(guò)大中空管的大中空管進(jìn)油孔進(jìn)入大中空管內(nèi)部的腔體進(jìn)行回流，最后通過(guò)大端端蓋出油孔和大中空管出油孔流出；
[0020]缸體外壁面的回流加熱中，高溫導(dǎo)熱油由缸體隔熱層的進(jìn)油孔注入，通過(guò)缸體外壁面對(duì)缸體進(jìn)行油浴加熱，最后由缸體隔熱層的出油孔流出；
[0021]步驟二:假塑性流體由進(jìn)液口襯套擠入缸體的腔體內(nèi)，啟動(dòng)裝置兩端的液壓馬達(dá)，驅(qū)動(dòng)大螺旋裝置和小螺旋裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)，使流體沿著缸體軸向螺旋流動(dòng)，與大螺旋葉片、大中空管外表面、缸體內(nèi)壁面、小螺旋葉片、小中空管外表面相接觸；
[0022]進(jìn)一步的，裝置運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，使小螺旋裝置處缸體截面積、小螺旋裝置導(dǎo)程和小螺旋裝置轉(zhuǎn)速的乘積為大螺旋裝置處缸體截面積、大螺旋裝置導(dǎo)程和大螺旋裝置轉(zhuǎn)速乘積的1-1.2 倍。
[0023]有益效果:大螺旋裝置主要針對(duì)假塑性流體低剪切速率時(shí)呈現(xiàn)的高粘度，需要較大功率，小螺旋裝置主要針對(duì)假塑性流體在承受剪切之后粘度下降，需施加更高的剪切速率以進(jìn)一步地降低假塑性流體的粘度。同時(shí)，大螺旋裝置和小速螺旋裝置均采用馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)調(diào)節(jié)馬達(dá)的流量控制馬達(dá)轉(zhuǎn)速，以達(dá)到小螺旋裝置排量和低速螺旋裝置排量輸送匹配的效果。此外，為了提高泵送效果，排量匹配過(guò)程中，使得小螺旋裝置端的輸送排量略大于大螺旋裝置端的輸送排量，以使得兩個(gè)螺旋裝置之間形成一定的負(fù)壓區(qū)域，增大壓差，利于假塑性流體輸送。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)假塑性流體充分加熱，低速和高速?gòu)?fù)合剪切，從而有效降低假塑性流體粘度，提高假塑性流體的泵送性能。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是本發(fā)明的裝配圖
[0025]圖2是本發(fā)明的低速輸入軸零件圖
[0026]圖3是本發(fā)明的大螺旋裝置部件圖
[0027]圖4是本發(fā)明的小螺旋裝置部件圖
[0028]圖5是本發(fā)明的缸體零件圖
[0029]圖6是本發(fā)明的缸體隔熱層零件圖
[0030]圖7是本發(fā)明的大端端蓋零件圖
[0031]圖中標(biāo)號(hào):1-液壓馬達(dá)，2-聯(lián)軸器，3-圓柱銷，4-軸承座，5-低速輸入軸，6-銷，
7-進(jìn)液口襯套，8-大螺旋裝置，9-缸體，10-小螺旋裝置，11-缸體隔熱層，12-小端端蓋，13-螺釘，14-隔熱襯套，15-軸瓦座，16-軸瓦，17-高速輸入軸，18-普通密封圈，19-銷，20-第一轉(zhuǎn)動(dòng)密封圈，21-小端壓蓋，22-出液口襯套，23-小端隔熱密封件，24-缸體底座，25-大端隔熱密封件，26-第二轉(zhuǎn)動(dòng)密封圈，27-大端壓蓋，28-大端端蓋，29-隔熱襯套，30-雙列圓錐滾子軸承，31-軸承座端蓋，32-螺釘，33-馬達(dá)底座，801-大隔板，802-大中空管，803-大螺旋葉片，8a-大中空管進(jìn)油孔，8b-大中空管出油孔，8c-銷孔，9a-進(jìn)液口襯套光孔，9b-出液口襯套光孔，101-小隔板，102-小中空管，103-小螺旋葉片，1a-進(jìn)油孔，1b-出油孔，1c-銷孔，I la、I Ib-光孔，Ilc-進(jìn)油孔，Ild-出油孔，28a-大端端蓋進(jìn)油孔，28b-大端端蓋出油孔，28c-油槽，a-進(jìn)液方向，b_出液方向，c_進(jìn)油方向，d_出油方向，e-進(jìn)油方向，f-出油方向，g_進(jìn)油方向，h-出油方向。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例作進(jìn)一步描述:
[0033]一種全壁面加熱雙速螺旋假塑性流體泵送裝置，包括:缸體9和動(dòng)力及動(dòng)力傳遞模塊，該模塊包括兩端的液壓馬達(dá)1、馬達(dá)底座33、聯(lián)軸器2、圓柱銷3、軸瓦座15