一种地热井口闸阀的冲蚀试验装置

1.本发明涉及冲蚀试验设备技术领域，特别是涉及一种地热井口闸阀的冲蚀试验装置。


背景技术：

2.地热能源的使用可取代污染严重的矿物燃料，地热井口是地热开发的众多设备之一，其主通路上配备的闸阀控制地热井口的开闭，是地热井口中的关键部件。地热井口闸阀依靠闸板的移动控制开闭，内流介质通常为含有砂石和硫化物的水蒸气，开启状态下砂石对闸板的冲蚀作用会使其表面材料流失，导致密封失效。
3.目前在地热闸阀的设计和生产过程中，大多为依靠经验对闸板和阀座的金属硬密封表面堆焊一层抗冲蚀材料，不同口径的地热闸阀在不同流体速度、压力和含砂量流体介质中的冲蚀程度并不明晰，缺少根据内流介质参数、地热闸阀结构和尺寸定量设计抗冲蚀堆焊层的厚度的标准。由于不同的地热井口结构需设计不同的地热闸阀，且不同地热井口的使用年限不同，人工设计经验存在很大不确定性。因此，为定量评估地热闸阀工程样机的抗冲蚀能力，在地热闸阀工程样机的设计开发过程中急切需要一种可对其进行冲蚀试验的装置。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种地热井口闸阀的冲蚀试验装置，以解决现有技术存在的问题，使砂粒、水的混合比例更加精确，并且结构简单，试验效率较高。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种地热井口闸阀的冲蚀试验装置，包括储料仓和循环管路，所述储料仓通过隔板分为储水仓和储砂仓，所述循环管路的进料端和出料端均位于所述储水仓中，且所述进料端与所述出料端之间依次设置有进砂口、砂浆泵和闸阀，所述隔板底部开设有通孔，所述储水仓底部设置有将砂粒通过所述通孔送至所述储砂仓的送砂机构，所述储砂仓中设置有给砂效率可调的给砂机构，所述给砂机构的出料端与所述进砂口连通。
6.优选的，所述送砂机构包括设置在所述储料仓外部的送砂电机，所述送砂电机的输出轴连接有送砂杆，所述送砂杆的端部自所述通孔进入所述储砂仓中。
7.优选的，所述隔板的底部水平间隔设置有若干所述通孔，所述送砂杆对应设置有多根。
8.优选的，所述给砂机构包括砂粒提升组件和送砂板，所述砂粒提升组件设置在所述储砂仓中，用于将所述储砂仓中的砂粒送至所述送砂板，所述送砂板位于所述储砂仓的顶部，自上而下倾斜设置，且底端与所述送砂口正对。
9.优选的，所述砂粒提升机构包括给砂电机、与所述给砂电机传动连接的滚筒和设置在所述滚筒上的履带，所述履带上间隔设置有承砂斗，所述履带自上而下倾斜，底端设置在砂粒中，顶端位于送砂板的上方。
10.优选的，所述履带靠近所述螺旋输送叶片的端部设置
11.优选的，所述送砂口处还设置有集砂漏斗，所述送砂板的底部伸入所述集砂漏斗中。
12.优选的，所述集砂漏斗与所述送砂口之间还设置有用于计算落砂次数的光电开关。
13.优选的，所述循环管路的进料端位于所述储水仓的上部；所述循环管路的出料端位于所述储水仓的下部。
14.优选的，所述储水仓的纵截面形状与所述储砂仓的纵截面形状的下部均为锥形。
15.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
16.1、本发明的冲蚀装置能够进行闸阀的冲蚀试验，为闸阀的抗冲蚀能力进行合理评估，并且冲蚀装置中利用隔板将储料仓分隔为储水仓和储砂仓，使得供水和供砂互不影响，避免供砂过程中砂粒过多的散布在水中，造成水流在于砂粒混合之前已经含有过多的砂粒，砂粒、水混合比例难以精准掌握的问题；
17.2、本发明中能够利用送砂机构实现砂粒的转移，不需要人工向储砂仓中添加砂粒，也不需要对储水仓中的砂粒进行人工清理，能够自动循环保证冲蚀试验的正常进行，结构更加简单，试验效率也更加高效；
18.3、本发明中循环管路的进料端位于储水仓的上部，抽取上层清液；循环管路的出料端位于储水仓的下部，使得砂粒进行快速沉降，能够进一步提高砂粒、水流混合比例的准确性。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本发明中冲蚀试验装置的整体结构示意图；
21.图2为储料仓的内部结构示意图；
22.图3为给砂机构的结构示意图；
23.其中，1、循环管路；2、储水仓；3、储砂仓；4、进砂口；5、砂浆泵；6、闸阀；7、隔板；8、通孔；9、送砂杆；10、螺旋输送叶片；11、给砂电机；12、滚筒；13、履带；14、送砂板；15、承砂斗；16、集砂漏斗；17、光电开关；18、固定支架；19、送砂电机。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.本发明的目的是提供一种地热井口闸阀的冲蚀试验装置，以解决现有技术存在的问题，使砂粒、水的混合比例更加精确，并且结构简单，试验效率较高。
26.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
27.如图1～图3所示，本实施例提供一种地热井口闸阀6的冲蚀试验装置，包括储料仓和循环管路1，储料仓通过隔板7分为储水仓2和储砂仓3，循环管路1的进料端和出料端均位于储水仓2中，且进料端与出料端之间依次设置有进砂口4、砂浆泵5和闸阀6，其中，闸阀6通过法兰密封连接在循环管路1上，砂浆泵5为耐冲蚀的类型，隔板7底部开设有通孔8，储水仓2底部设置有将砂粒通过通孔8送至储砂仓3的送砂机构，储砂仓3中设置有给砂效率可调的给砂机构，给砂机构的出料端与进砂口4连通。
28.使用时，分别向储水仓2和储砂仓3中放入一定量的水和砂粒，砂浆泵5自储水仓2中抽水，给砂机构将储砂仓3中的砂粒通过进砂口4送入循环管路1，与水流进行混合，得到含砂水流，砂浆泵5将含砂水流继续输送至闸阀6，对闸阀6进行冲蚀，经过闸阀6的含砂水流返回储水仓2中，重力较大的砂粒下沉至储水仓2的底部，在送砂机构的作用下送至储砂仓3内，如此循环一定时间后，拆下闸阀6观察其冲蚀情况；多次改变给砂机构的给砂效率和冲蚀时间，进行试验，记录数值，判断闸阀6冲蚀情况与含砂水流的含砂量、冲蚀时间的关系。
29.本实施例利用隔板7将储料仓分隔为储水仓2和储砂仓3，使得供水和供砂互不影响，避免供砂过程中砂粒过多的散布在水中，造成水流在于砂粒混合之前已经含有过多的砂粒，砂粒、水混合比例难以精准掌握的问题；并且本实施例中能够利用送砂机构实现砂粒的转移，不需要人工向储砂仓3中添加砂粒，也不需要对储水仓2中的砂粒进行人工清理，能够自动循环保证冲蚀试验的正常进行，结构更加简单，试验效率也更加高效。
30.为了进一步减少砂粒混合之前水流中的含砂数量，本实施例中循环管路1的进料端位于储水仓2的上部，抽取上层清液；循环管路1的出料端位于储水仓2的下部，使得砂粒进行快速沉降。
31.并且，为了本实施例中储水仓2与储砂仓3的纵向截面形状的下半部为锥形，储水仓2中的砂粒都沉积在锥形形状中，更便于砂粒的转移。
32.本实施例中送砂机构包括设置在储料仓外部的送砂电机19，送砂电机19的输出轴连接有送砂杆9，送砂杆9自储水仓2中穿入储砂仓3中，并与储水仓2的内壁之间通过密封圈进行密封。送砂杆9上设置有螺旋输送叶片10，送砂电机19带动送砂杆9旋转，螺旋输送叶片10将储水仓2底部的砂粒推入储砂仓3中；为了提高砂粒转移的效率，隔板7的底部水平间隔设置有若干通孔8，送砂杆9对应设置有多根，而送砂电机19可以设置一个，各送砂杆9之间通过齿轮进行传动连接。
33.本实施例中给砂机构包括砂粒提升组件和送砂板14，砂粒提升组件设置在储砂仓3中，用于将储砂仓3中的砂粒送至送砂板14，送砂板14位于储砂仓3的顶部，自上而下倾斜设置，且底端与送砂口正对。砂粒提升机构包括给砂电机11、与给砂电机11传动连接的滚筒12和设置在滚筒12上的履带13，给砂电机11与滚筒12均通过固定支架18固定在储砂仓3的内壁上，履带13上间隔设置有承砂斗15，履带13自上而下倾斜，底端设置在砂粒中，顶端位于送砂板14的上方。工作时，给砂电机11带动履带13移动，承砂斗15在履带13的带动下自下向上运动时，砂粒自动填充在承砂斗15中，承砂斗15运输至履带13端部进行翻转时，承砂斗15中的砂粒在重力的作用下落在送砂板14上，并沿着送砂板14滑落至送砂口处，最终落入循环管路1内部与水流混合。并且，本实施例中的给砂电机11的转速可调，进而能够调整给
砂效率，改变含砂水流中的砂粒占比，从而模拟不同含砂量的水流对闸阀6的冲蚀情况，适用性更强。
34.需要说明的是，由于隔板7上存在通孔8，储水仓2中的水也会自通孔8进入储砂仓3中，承砂斗15在盛装砂粒时，不可避免的会携带部分水流，但是由于本实施例中承砂斗15是在砂粒中自下而上运动，其填装的砂粒会比较满，不会存在明显的积水，而砂粒本身由于浸湿而携带的水分也是微量的，不会对试验结果造成明显的影响。如果想要得到更准确的结果，可以在试验前预先计算出每个承砂斗15中湿润砂粒的含水率，然后将此含水率代入后续的砂粒、水流混合比例即可。
35.进一步的，本实施例中送砂口处还设置有集砂漏斗16，送砂板14的底部伸入集砂漏斗16中，集砂漏斗16与送砂口之间还设置有用于计算落砂次数的光电开关17。
36.进一步的，由于通过螺旋输送叶片10输送砂粒后，砂粒主要堆积在螺旋输送叶片10端部，因此，本实施例中的履带13靠近螺旋输送叶片10的端部设置，更便于承砂斗15对砂粒进行提升输送。
37.根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内。
38.需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。