一种疏浚管道加液气振动组合减阻输送装置的制作方法

本发明涉及超硬质黏土，特别是涉及一种疏浚管道加液气振动组合减阻输送装置。

背景技术：

1、疏浚泥浆管道输送是以水为载体，在管道内运输泥沙、砾石和卵石等固相颗粒的输运方式，因其具有低污染、连续作业和输送能力大等优点，在航道疏浚、海底开沟和污水处理等行业得到了广泛应用。由于泥浆具有粘度大、密度高等特点，泥浆与管壁间的摩擦力、碰撞力较大，这不仅会增大流体的能量损失、缩短输送管道的使用寿命，而且因其运动速度小于管流流速，易在逆坡、弯折管段处堆积，导致系统停机、维修与清管，严重影响工程效率与成本。

2、为了解决能耗大、管道堵塞及管道侵蚀等工程问题，国内外学者一直在努力寻找解决方案。实际工程中常采用在泥浆管道中部布设接力泵站的方式，增加外部能量输入，克服泥浆的阻力损失，但这种助送方式存在设备复杂、安装困难和操作不便等新问题；或常采用更换新管的方式解决管道侵蚀问题，但并不能从源头上减少管道磨损，造成成本高、效率低等问题。

3、中国专利公开号为cn116105075a公开了一种交叉阵列式射流掺气泥浆输送装置，其包括：液体输送系统，气体输送系统，其用于形成气液混合物；射流系统，其包括射流模块、喷射模块和泥浆输送模块，其中，所述射流模块通过加压模块与所述液体输送系统的末端连接用于将所述气液混合物经所述喷射模块射入泥浆输送模块中；所述射流模块设有多个分流环管，其均通过分流直管与所述加压模块连接，各个所述分流环管均设有多个出口，相邻所述分流环管上的出口相错分布；其沿管壁上交叉布置的仿生型射流口注入泥浆管道中，均匀发挥减阻效果，降低泥沙颗粒与管壁之间的摩擦与碰撞，减小阻力损失，延长管道使用寿命，同时射流冲击避免了泥沙淤积堵塞的问题，保证泥浆的长距离管道输送。其气液混合物在射入泥浆管道中时，直接沿与管道轴向平行的方式射出，单一的轴向射流虽然一定程度上会改变管壁附近的流场结构，直接冲击壁面附近的泥沙、块石，防止淤积堵塞现象的发生，但气液混合物直接射出时，由于管道内浆体的存在，会导致气液混合物面临很大的阻力，不易射出，且气液混合物以轴向平行的方式射出，会导致微气泡不易贴合在管壁上。

技术实现思路

1、本发明为解决现有技术存在的问题，提供了一种疏浚管道加液气振动组合减阻输送装置，该减阻输送装置通过空气压缩机、压力储气罐和微孔介质产生微气泡，与离心水泵抽送的清水形成气液混合物，进而通过加压管将气液混合物加压形成高压混合体，沿管壁上经以环形阵列方式排布的射流管注入疏浚泥浆管道内贴合管壁呈环形旋转流动，均匀发挥减阻效果，降低泥沙颗粒与管壁之间的摩擦与碰撞，减小阻力损失，延长管道使用寿命，同时射流冲击避免了泥沙淤积堵塞的问题，保证泥浆的长距离管道输送。

2、本发明是这样实现的，一种疏浚管道加液气振动组合减阻输送装置，包括气液混合生成模块、加压管和高压射流模块，所述气液混合生成模块的出口通过加压管与高压射流模块的入口连接，所述高压射流模块安装在疏浚泥浆管道上且高压射流模块的出口与疏浚泥浆管道内部连通，实现将气液混合物经加压管、高压射流模块射入疏浚泥浆管道中；

3、还包括激振器，所述激振器安装在疏浚泥浆管道上，所述激振器位于高压射流模块射出气液混合物侧且靠近高压射流模块，使疏浚泥浆管道内壁和浆体之间产生微微缝隙，便于高压射流模块射出的高压气液混合物的加入；

4、所述高压射流模块包括导流环管和以环形阵列方式排布的射流管，所述导流环管的入口与加压管的出口连接，所述导流环管的内周向表面均匀开设有多个出口，每个出口连接一根射流管，所述射流管包括支管一和支管二，所述支管一和支管二连接且呈90°布置，所述支管一沿疏浚泥浆管道的径向布置并伸入疏浚泥浆管道内部，所述支管二贴合疏浚泥浆管道的内壁且与疏浚泥浆管道的轴向呈10°～30°布置，使从射流管射出的高压气液混合物能够在疏浚泥浆管道内贴合管壁呈环形旋转流动，微气泡均匀地贴合在管壁各处。

5、优选的，所述激振器为高频低振幅振动器。

6、优选的，所述支管二的出口朝向疏浚泥浆管道内浆体流动方向。

7、优选的，每根所述射流管内在靠近其出口处均设置有单向流通阀。

8、优选的，所述气液混合生成模块包括气体输送模块和液体输送模块，所述气体输送模块的出口通过微孔介质与液体输送模块连接，使气体输送模块输送的压缩空气分散为多个微气泡与液体输送模块输送的清水形成气液混合物。

9、进一步优选的，所述气体输送模块包括依次连接的空气压缩机、压力储气罐，所述空气压缩机和压力储气罐连接的管道上设置涡轮增压机，所述压力储气罐出口的高压管道上设置有气量计与恒压调节阀，所述微孔介质设置在此高压管道的出口处，高压管道的出口通过微孔介质与液体输送模块连通。

10、进一步优选的，所述液体输送模块包括依次连接的储水罐和离心水泵，所述离心水泵出口的流体管道上设置有流量计，且此流体管道与气体输送模块连接的位置靠近流体管道出口处。

11、更进一步优选的，所述流体管道的出口与加压管的入口连接，使形成的气液混合物可快速通过加压管进入高压射流模块。

12、相对于现有技术，本发明具有的优点和积极效果是：

13、(1)本发明的减阻输送装置在微气泡减阻和高压射流的作用下，同时结合激振器的作用，激振器产生高频低振幅的振动，使得疏浚泥浆管道壁面上的液体与壁面产生细微缝隙，减小了管道内浆体对高压射入的气液混合物的阻力影响。气液混合物的射入改变了管壁附近的流场结构，直接冲击壁面附近的泥沙、块石，且冲击力较纯气体射流更大，避免了泥沙淤积堵塞的问题，保证泥浆的长距离管道输送；并且利用泥浆和空气的粘度、密度差别，通过射流的方式在管道边壁处形成一层薄的微气泡与泥浆混合物，降低了壁面附近浆体的有效粘度和密度，减小了泥沙颗粒与管壁之间的摩擦与碰撞，延长了管道使用寿命。

14、(2)本发明的射流管以环形阵列方式排布，使射流进入管壁内的高压气液混合物更加均匀，使得高压气液混合物与浆体融合的更为快速，减阻的作用能够更早的发挥，同时微气泡在管壁周围的附着也更加均匀。且射流管的末端与疏浚泥浆管道的轴向呈现一定的小角度，在尽可能不过多损耗高压气液混合物与泥浆的碰撞能量的同时，使高压气液混合物能在最初呈现贴合管壁的环形旋转流，进而使微气泡能更快更均匀的贴合在管壁四周形成气膜，以减小浆体与壁面的摩擦阻力。

15、(3)本发明的减阻输送装置利用涡轮增压机，在保证射流有足够压力射入疏浚泥浆管道内部的同时，又能做到在管道内压力达到预定值之后停止工作，更加地节能环保。

技术特征：

1.一种疏浚管道加液气振动组合减阻输送装置，包括气液混合生成模块、加压管和高压射流模块，所述气液混合生成模块的出口通过加压管与高压射流模块的入口连接，所述高压射流模块安装在疏浚泥浆管道上且高压射流模块的出口与疏浚泥浆管道内部连通，实现将气液混合物经加压管、高压射流模块射入疏浚泥浆管道中；其特征在于：

2.根据权利要求1所述的疏浚管道加液气振动组合减阻输送装置，其特征在于，所述激振器为高频低振幅振动器。

3.根据权利要求1所述的疏浚管道加液气振动组合减阻输送装置，其特征在于，所述支管二的出口朝向疏浚泥浆管道内浆体流动方向。

4.根据权利要求1所述的疏浚管道加液气振动组合减阻输送装置，其特征在于，每根所述射流管内在靠近其出口处均设置有单向流通阀。

5.根据权利要求1所述的疏浚管道加液气振动组合减阻输送装置，其特征在于，所述气液混合生成模块包括气体输送模块和液体输送模块，所述气体输送模块的出口通过微孔介质与液体输送模块连接，使气体输送模块输送的压缩空气分散为多个微气泡与液体输送模块输送的清水形成气液混合物。

6.根据权利要求5所述的疏浚管道加液气振动组合减阻输送装置，其特征在于，所述气体输送模块包括依次连接的空气压缩机、压力储气罐，所述空气压缩机和压力储气罐连接的管道上设置涡轮增压机，所述压力储气罐出口的高压管道上设置有气量计与恒压调节阀，所述微孔介质设置在此高压管道的出口处，高压管道的出口通过微孔介质与液体输送模块连通。

7.根据权利要求5所述的疏浚管道加液气振动组合减阻输送装置，其特征在于，所述液体输送模块包括依次连接的储水罐和离心水泵，所述离心水泵出口的流体管道上设置有流量计，且此流体管道与气体输送模块连接的位置靠近流体管道出口处。

8.根据权利要求7所述的疏浚管道加液气振动组合减阻输送装置，其特征在于，所述流体管道的出口与加压管的入口连接，使形成的气液混合物可快速通过加压管进入高压射流模块。

技术总结本发明公开了一种疏浚管道加液气振动组合减阻输送装置，包括气液混合生成模块、加压管、高压射流模块、激振器，激振器安装在疏浚泥浆管道上，激振器位于高压射流模块射出气液混合物侧且靠近高压射流模块；高压射流模块包括导流环管和以环形阵列方式排布的射流管，导流环管内周向表面均匀开设多个出口，每个出口连接一根射流管，射流管包括支管一和支管二，支管一和支管二连接且呈90°布置，支管二贴合疏浚泥浆管道内壁且与疏浚泥浆管道轴向呈10°～30°布置，使从射流管射出的高压气液混合物能在疏浚泥浆管道内贴合管壁呈环形旋转流动，微气泡均匀地贴合在管壁各处。本发明可均匀发挥减阻效果，减小阻力损失，同时避免了泥沙淤积堵塞问题。技术研发人员：邬德宇,张其一,周智佳,周禹,赵建豪,潘毅,胡鑫,程丙权受保护的技术使用者：中交天津航道局有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/11