专利名称：可用于危险环境的免维修紧凑型回取系统及其工作方法
技术领域：
本发明涉及流体输送技术领域，特别涉及一种可用于危险环境的免维修紧凑型回取系统及其工作方法。
背景技术：
在核能、化工、冶金、矿山等工业生产中，常常需要对有放射性、腐蚀性、毒性、高温等的危险性流体进行提升输送操作。这些危险性至少会导致两个显著的问题其一是很容易导致机械可动部件、密封材料等的损坏，这使得输送设备必须经常的进行维修更换操作，这显然会极大地增加生产成本；其二是由于危险性的存在，贮存这类流体的贮罐通常必须被密闭，如果输送设备体积过大、结构过于复杂，则在安装输送设备时就不得不对罐体或者罐外的保护层进行破坏性的穿壁处理，这非常容易造成危险性的泄漏以及必须的停工等待，同时放射性、腐蚀性、毒性等危险性因素也很容易伤害到维修和操作人员。因此，在实际的生产过程中，对这类危险性流体的提升输送操作，设计一种无机械可动部件且具有紧凑型特征、便于安装的设备是非常必要的，但是目前还没有这样的系统出现。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种可用于危险环境的免维修紧凑型回取系统及其工作方法，即通过没有机械可动部件的和可实现简洁安装的流体提升输送设备，实现了无机械可动部件的设计，可保证提升输送设备具有明显的免维修性能，而紧凑型的设计又足以保证提升输送设备在危险性环境下实现简洁安装，以最大程度地防止危险性因素的扩散。为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是一种可用于危险环境的免维修紧凑型回取系统，包括分别带有第一电磁阀18和第二电磁阀19的压冲管路16和抽吸管路17，该压冲管路16和抽吸管路17同活塞筒13顶部相通，活塞筒13底部安装有控制底盘12，控制底盘12上设有入流结构7、出流结构9和涡流腔室2。所述的入流结构7为流道面积一端比另一端大的曲线型结构，在流道面积小的一端带有第一水平开口 6，在流道面积大的一端带有垂直向上的第一竖直开口 10 ；所述的出流结构9也是流道面积一端比另一端大的的曲线型结构，在流道面积小的一端带有第二水平开口 8，在另一端带有垂直向上的第二竖直开口 11 ；所述的涡流腔室2为圆柱型结构，在其轴心位置处带有垂直向下的轴心开口 1，在其切向方向带有切向开口 3 ；所述的第一水平开口 6和第二水平开口 8互相正对排列，中间为相隔空腔5，第二水平开口 8处的流道面积大于或者等于第一水平开口 6的流道面积；所述的切向开口 3通过管道4与相隔空腔5相通，所述的涡流腔室2上的轴心开口 1与被输送流体直接相通，所述的入流结构7上的第一竖直开口 10与所述的活塞筒13内部相通，所述的出流结构9上的第二竖直开口 11与提升管14相连；提升管14在活塞筒13内部向上穿过活塞筒13顶部延伸至所要求的提升高度。
所述的可用于危险环境的免维修紧凑型回取系统的工作方法如下1)抽吸过程所述的第二电磁阀19开启，第一电磁阀18关闭，抽吸管路17与所述的活塞筒13连通，随着活塞筒13中的气体21被抽吸出去，贮槽中的被输送流体20通过所述的流向控制底盘12上的轴心开口 1进入所述的涡流腔室2，并通过切向开口 3、管道4、 相隔空腔5、第一水平开口 6进入入流结构7，并进而通过入流结构7中的第一竖直开口 10 进入活塞筒13，直至活塞筒13被被输送流体20填充满。2)压冲过程当所述的活塞筒13被被输送流体20填充满后，第二电磁阀19关闭，第一电磁阀18开启，所述的压冲管路16与活塞筒13连通，高压气体22由此进入活塞筒13，对填充的被输送流体20加压形成加压流体23，强迫其向下进入所述的流向控制底盘 12上的第一竖直开口 10，通过第一竖直开口 10进入入流结构7的加压流体23沿曲线型流道通过所述的第一水平开口 6以射流型式喷入相隔腔室5，在射流的惯性作用下，加压流体 23冲入与第一水平开口 6相对的第二水平开口 8并沿曲线型流道继续前进，随后该加压流体23通过第二竖直开口 11进入所述的提升管14从而被提升至要求的高度，在加压流体23 的流动过程中，存在如下两种输送机理[1]当提升管14中的流动阻力和提升管高度未超过对应的阈值时，由第一水平开口 6喷出的射流将具有的速度导致有负压区在相隔腔室5中产生，该负压区将通过轴向开口 1、涡流腔室2、管道4、相隔空腔5卷吸贮罐内的被输送流体进入第二水平开口 8，从而实现更高效率的流体输送操作。[2]当所述的提升管14中的流动阻力和提升管高度超过对应的阈值时，由第一水平开口 6喷出的加压流体23由于达到的速度不足以在相隔腔室5中产生负压区域，此时， 有部分加压流体会通过相隔腔室5进入管道4并通过切向开口 3冲进所述的涡流腔室2，当沿切向冲入涡流腔室2的加压流体的速度过高时，这部分分流的加压流体将沿着涡流腔室 2的圆周运动并形成涡流流动24，由于围绕着轴心开口 1的涡流流动M的形成，从切向开口 3至轴心开口 1的流动方向将产生流体流动的高阻力区。综上所述，本发明的可用于危险环境的免维修紧凑型回取系统，整体结构简单，不存在与被输送流体直接接触的机械可动部件，主体结构被集成在圆柱型的活塞筒中，通过贮罐上的孔道，比如已有的仪表管即可方便地安装，不必对罐体和保护层进行破坏性操作。 在本发明中，利用射流和涡流的流体力学特征，通过流向控制底盘即可有效地控制加压流体的流动方向，避免过多的被输送流体在加压输送时返流回贮罐，从而可有效地保证本发明具有良好的流体输送性能。
图1是可用于危险环境的免维修紧凑型回取系统的结构示意图和工作原理图，图 1(a)为抽吸过程的正面剖视图，图1(b)为图1(a)的A-A剖视图，图1(c)为压冲过程的正面剖视图，图1(d)为图1(c)的B-B剖视图。图2是流向控制底盘的结构示意图，图2(a)为图2(b)的C-C剖视图，图2 (b)为图2(a)的D-D截面俯视图，图2(c)为为图2(a)的D-D截面仰视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作更详细的说明。如图1和图2所示，可用于危险环境的免维修紧凑型回取系统，包括分别带有第一电磁阀18和第二电磁阀19的压冲管路16和抽吸管路17，该压冲管路16和抽吸管路17同活塞筒13顶部相通，活塞筒13底部安装有控制底盘12，流向控制底盘12上设有入流结构 7、出流结构9和涡流腔室2。所述的入流结构7为流道面积一端比另一端大的曲线型结构，在流道面积小的一端带有第一水平开口 6，在流道面积大的一端带有垂直向上的第一竖直开口 10 ；所述的出流结构9也是流道面积一端比另一端大的的曲线型结构，在流道面积小的一端带有第二水平开口 8，在另一端带有垂直向上的第二竖直开口 11 ；所述的涡流腔室2为圆柱型结构，在其轴心位置处带有垂直向下的轴心开口 1，在其切向方向带有切向开口 3 ；所述的第一水平开口 6和第二水平开口 8互相正对排列，中间为相隔空腔5，第二水平开口 8处的流道面积大于或者等于第一水平开口 6的流道面积；所述的切向开口 3通过管道4与相隔空腔5相通。所述的涡流腔室2上的轴心开口 1与被输送流体直接相通，所述的入流结构7上的第一竖直开口 10与所述的活塞筒13内部相通，所述的出流结构9上的第二竖直开口 11与提升管14相连；提升管14在活塞筒13内部向上穿过活塞筒13顶部延伸至所要求的提升高度。所述的可用于危险环境的免维修紧凑型回取系统的工作方法如下1)抽吸过程所述的第二电磁阀19开启，第一电磁阀18关闭，抽吸管路17与所述的活塞筒13连通，随着活塞筒13中的气体21被抽吸出去，贮槽中的被输送流体20通过所述的流向控制底盘12上的轴心开口 1进入所述的涡流腔室2，并通过切向开口 3、管道4、 相隔空腔5、第一水平开口 6进入入流结构7，并进而通过入流结构7中的第一竖直开口 10 进入活塞筒13，直至活塞筒13被被输送流体20填充满。2)压冲过程当所述的活塞筒13被被输送流体20填充满后，第二电磁阀19关闭，第一电磁阀18开启，所述的压冲管路16与活塞筒13连通，高压气体22由此进入活塞筒13，对填充的被输送流体20加压形成加压流体23，强迫其向下进入所述的流向控制底盘 12上的第一竖直开口 10，通过第一竖直开口 10进入入流结构7的加压流体23沿曲线型流道通过所述的第一水平开口 6以射流型式喷入相隔腔室5，在射流的惯性作用下，加压流体 23冲入与第一水平开口 6相对的第二水平开口 8并沿曲线型流道继续前进，随后该加压流体23通过第二竖直开口 11进入所述的提升管14从而被提升至要求的高度，在加压流体23 的流动过程中，存在如下两种输送机理[1]当提升管14中的流动阻力和提升管高度未超过对应的阈值时，由第一水平开口 6喷出的射流将具有的速度导致有负压区在相隔腔室5中产生，该负压区将通过轴向开口 1、涡流腔室2、管道4、相隔空腔5卷吸贮罐内的被输送流体进入第二水平开口 8，从而实现更高效率的流体输送操作。[2]当所述的提升管14中的流动阻力和提升管高度超过对应的阈值时，由第一水平开口 6喷出的加压流体23由于达到的速度不足以在相隔腔室5中产生负压区域，此时， 有部分加压流体会通过相隔腔室5进入管道4并通过切向开口 3冲进所述的涡流腔室2，当沿切向冲入涡流腔室2的加压流体的速度过高时，这部分分流的加压流体将沿着涡流腔室 2的圆周运动并形成涡流流动24，由于围绕着轴心开口 1的涡流流动M的形成，从切向开口 3至轴心开口 1的流动方向将产生流体流动的高阻力区。
权利要求
1.一种可用于危险环境的免维修紧凑型回取系统，其特征在于包括分别带有第一电磁阀(18)和第二电磁阀(19)的压冲管路(16)和抽吸管路(17)，该压冲管路(16)和抽吸管路(17)同活塞筒(13)顶部相通，活塞筒(13)底部安装有控制底盘(12)，流向控制底盘 (12)上设有入流结构(7)、出流结构(9)和涡流腔室O)。
2.根据权利要求1所述的可用于危险环境的免维修紧凑型回取系统，其特征在于所述的入流结构(7)为流道面积一端比另一端大的曲线型结构，在流道面积小的一端带有第一水平开口(6)，在流道面积大的一端带有垂直向上的第一竖直开口(10)；所述的出流结构(9)也是流道面积一端比另一端大的曲线型结构，在流道面积小的一端带有第二水平开口(8)，在另一端带有垂直向上的第二竖直开口(11)；所述的涡流腔室O)为圆柱型结构， 在其轴心位置处带有垂直向下的轴心开口(1)，在其切向方向带有切向开口(3)；所述的第一水平开口(6)和第二水平开口(8)互相正对排列，中间为相隔空腔(5)，第二水平开口 (8)处的流道面积大于或者等于第一水平开口(6)的流道面积；所述的切向开口(3)通过管道(4)与相隔空腔( 相通。所述的涡流腔室( 上的轴心开口(1)与被输送流体直接相通，所述的入流结构(7)上的第一竖直开口(10)与所述的活塞筒(13)内部相通，所述的出流结构(9)上的第二竖直开口(11)与提升管(14)相连；提升管(14)在活塞筒(13)内部向上穿过活塞筒(13)顶部延伸至所要求的提升高度。
3.一种可用于危险环境的免维修紧凑型回取系统的工作方法，其特征如下1)抽吸过程所述的第二电磁阀(19)开启，第一电磁阀(18)关闭，抽吸管路(17)与所述的活塞筒(1 连通，随着活塞筒(1 中的气体被抽吸出去，贮槽中的被输送流体00)通过所述的流向控制底盘(1 上的轴心开口(1)进入所述的涡流腔室0)，并通过切向开口(3)、管道G)、相隔空腔(5)、第一水平开口(6)进入入流结构(7)，并进而通过入流结构(7)中的第一竖直开口(10)进入活塞筒(13)，直至活塞筒(13)被被输送流体OO) 填充满。2)压冲过程当所述的活塞筒(1 被被输送流体OO)填充满后，第二电磁阀(19)关闭，第一电磁阀(18)开启，所述的压冲管路(16)与活塞筒(1 连通，高压气体0 由此进入活塞筒(13)，对填充的被输送流体OO)加压形成加压流体(23)，强迫其向下进入所述的流向控制底盘(12)上的第一竖直开口(10)，通过第一竖直开口(10)进入入流结构(7)的加压流体沿曲线型流道通过所述的第一水平开口(6)以射流型式喷入相隔腔室(5)， 在射流的惯性作用下，加压流体03)冲入与第一水平开口(6)相对的第二水平开口(8)并沿曲线型流道继续前进，随后该加压流体通过第二竖直开口(11)进入所述的提升管 (14)从而被提升至要求的高度，在加压流体的流动过程中，存在如下两种输送机理[1]当提升管(14)中的流动阻力和提升管高度未超过对应的阈值时，由第一水平开口 (6)喷出的射流将具有的速度导致有负压区在相隔腔室(5)中产生，该负压区将通过轴向开口(1)、涡流腔室O)、管道G)、相隔空腔(5)卷吸贮罐内的被输送流体进入第二水平开口(8)，从而实现更高效率的流体输送操作。[2]当所述的提升管(14)中的流动阻力和提升管高度超过对应的阈值时，由第一水平开口(6)喷出的加压流体03)由于达到的速度不足以在相隔腔室(5)中产生负压区域，此时，有部分加压流体会通过相隔腔室(5)进入管道(4)并通过切向开口(3)冲进所述的涡流腔室O)，当沿切向冲入涡流腔室O)的加压流体的速度过高时，这部分分流的加压流体将沿着涡流腔室O)的圆周运动并形成涡流流动(M)，由于围绕着轴心开口(1)的涡流流动04)的形成，从切向开口(3)至轴心开口(1)的流动方向将产生流体流动的高阻力区。
全文摘要
一种可用于危险环境的免维修紧凑型回取系统及其工作方法，该回取系统由压冲管路、抽吸管路、活塞筒、流向控制底盘和提升管组成；即通过没有机械可动部件的和可实现简洁安装的流体提升输送设备，实现了无机械可动部件的设计，可保证提升输送设备具有明显的免维修性能，而紧凑型的设计又足以保证提升输送设备在危险性环境下实现简洁安装，以最大程度地防止危险性因素的扩散。
文档编号F17D3/01GK102506303SQ201110284199
公开日2012年6月20日 申请日期2011年9月22日 优先权日2011年9月22日
发明者徐聪 申请人:清华大学