專利名稱：濃度配比可調節(jié)的乳化液濃度配比儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及礦山機械技術領域，尤其涉及一種乳化液濃度配比儀，具體為一 種適于煤礦液壓支架工作液的濃度配比可調節(jié)的乳化液濃度配比儀。
背景技術：
自從十八世紀發(fā)明了水壓機以來，由于用水作傳動介質具有安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定和對 人體無害等優(yōu)點，一直延用了一個世紀左右。但是，由于水又有粘度低、潤滑性差、容易使金 屬銹蝕等缺點，所以給水壓機的推廣應用帶來了很大困難。隨著石油工業(yè)的興起和發(fā)展，在 二十世紀初，開始采用一般潤滑油作為傳動介質，繼而又發(fā)展成采用專用液壓油作為液壓 傳動介質。使用液壓油作液壓傳動介質后，消除了用水作傳動介質時潤滑性差和易使金屬 銹蝕等缺點，所以液壓油廣泛應用于各種液壓傳動系統(tǒng)。二十世紀五十年代初煤礦井下開始使用液壓支架支護和管理工作面頂板，并且用 油作液壓傳動介質。油是易燃的，尤其是在19. 6 29. 4兆帕壓力的情況下，從破裂油管中 噴出的液壓油往往呈細霧狀，只要遇上300 400°C的熱源就會著火，這在煤礦井下是不允 許的。為了克服水做傳動介質潤滑性差、易使金屬銹蝕、以及油作傳動介質易著火、價格高 等缺點，五十年代以后，研制成功了難燃液壓液-乳化液，使液壓傳動裝置在煤礦井下得到 了廣泛推廣和應用。目前我國煤礦廣泛采用3 5%濃度的水包油型乳化液。也就是說，按重量用3 5%的乳化油，再加97 95%的水，配制成乳化液。乳化油是在基礎油中加入乳化劑、防銹 劑、偶合劑、防霉劑、抗泡劑、絡合劑等各種添加劑制成的。這種乳化液的優(yōu)點是粘度小、管 道阻力損失小、來源廣、價格低、不會燃燒、安全性好、不易生成泡沫、空氣的溶解度低；加入 一些添加劑，能使金屬構件有足夠的防銹性，對橡膠等密封材料有良好的適應性，有一定的 潤滑性能，對人體皮膚無刺激等。國內外煤礦液壓支架工作液，都采用水包油型乳化液。隨著煤炭生產(chǎn)效益的提高，在采煤工作面以綜采和高檔普采為主要手段。液壓支 架是綜合機械化采煤工作面的主要設備之一，它的工作性能對綜采工作面的生產(chǎn)率、安全 性等經(jīng)濟技術指標有很多影響，而作為有諸多優(yōu)點的乳化液，自然成為液壓支架的工作介 質，被譽為煤礦液壓系統(tǒng)的血液。但是由于液壓支架尤其是單體液壓支柱的工作特點，造成乳化液的大量流失，主 要表現(xiàn)在以下三方面(1)支架液壓系統(tǒng)管路長，元件和執(zhí)行機構多，會造成乳化液的沿程損失；(2)在液壓支架支撐承載的恒阻階段，當頂板壓力增大時，液壓支柱活塞腔內被封 閉的油液壓力就迅速升高，當壓力值超過安全閥的動作壓力時，支柱活塞腔的高壓液體經(jīng) 安全閥瀉出，直到壓力小于安全閥的動作壓力，才停止瀉液；(3)對于單體支柱液壓系統(tǒng)，液壓支柱大部分為外注式，外注式液壓支柱回柱時， 由于必須將腔內的乳化液排放到外面，每一顆支柱回柱一次必須從柱內排放1 2kg的乳 化液，乳化液不回收。以上幾種情況都說明，在綜采工作面，必須及時向液壓系統(tǒng)補充乳化液。乳化液泵站作為液壓動力源，源源不斷地向工作面提供工作介質一乳化液，需 要乳化液的濃度保持在一定的范圍。乳化液中乳化油的百分比，即乳化液的濃度是評價乳化液性能的一個重要指標。 乳化液的濃度對乳化液的使用性能影響很大。濃度過小會影響抗硬水能力、穩(wěn)定性、防銹性 和潤滑性；濃度過高不僅會增加費用，而且會降低消泡能力和增大對橡膠密封材料的溶脹 性。因此，乳化液濃度的合理性和穩(wěn)定性日益成為評價煤炭生產(chǎn)效益的一個重要指標。在實際生產(chǎn)中，對乳化液的配制也采取了一些措施，主要包括以下幾種方法1)人工配制方法這是國內煤礦生產(chǎn)常用的一種方法，工人在看到乳化液箱中乳化液位低時，向液 箱中倒入乳化油和水，讓油水在乳化液箱中自行混合，而乳化液濃度則用折光計檢測，根據(jù) 檢測結果再補加水或乳化油。這種方法不能準確保證添加的乳化液的濃度，并且自動化水 平很低。2)利用計算機控制乳化液濃度配比的方法該方法以單片機或可編程邏輯控制器(Program Logic Controller,PLC)為核心， 控制水閥和電動機，電動機帶動油泵，當乳化液箱中液位低時，單片機或PLC控制水閥開 啟，向液箱中注水，同時啟動電動機，帶動油泵向乳化液箱中加油，直到達到乳化液箱指定 液位。油箱中放置液位傳感器和濃度傳感器，當檢測到乳化液箱中乳化液濃度低時，計算機 控制電動機啟動，帶動油泵向乳化液箱中加油，直到達到乳化液箱中乳化液指定濃度。當檢 測到乳化液箱中乳化液濃度高時，計算機控制水閥開啟，向乳化液箱中注水，直到達到乳化 液箱中乳化液指定濃度。此系統(tǒng)中乳化液濃度傳感器是關鍵元件，但現(xiàn)有的乳化液濃度傳 感器其精度和可靠性都不穩(wěn)定。3)流體力學文丘里原理配比方法該技術的液壓原理為具有穩(wěn)定壓力的補充水源，經(jīng)過文丘里泵中的射流管，以高 速射入其混合室，使得混合室內的液體壓力低于外界的大氣壓力。因而在室內產(chǎn)生吸入壓 頭(即負壓)，將乳化油從油箱中，經(jīng)單向閥、節(jié)流閥吸入泵混合室內，與補充水混合形成一 定濃度的乳化液。為了使混合的濃度達到《煤礦安全生產(chǎn)規(guī)程》規(guī)定的要求， 統(tǒng)設置了調 節(jié)閥(節(jié)流前閥)，并配以糖量儀工具測量出口混合液濃度的方法，人工一次性調節(jié)油液注 入量的多少后進行鎖定節(jié)流閥即可。這樣經(jīng)文丘里泵自動方式配比出來的乳化液，即為濃 度比例恒定的液體，不僅配制過程簡單、可靠、無需其他動力能源，而且也避免了因乳化油 在水中擴散的延續(xù)性造成配制濃度的瞬時不恒定。此方法只有當入水口的壓力恒定時，才 能保證輸出的乳化液濃度是固定的。4)容積式濃度配比方法容積式濃度配比方法是以自來水為動力，通過機械機構使得流過自來水的體積與 抽出乳化油的體積成一定的比例?，F(xiàn)已有報道的裝置有兩種類型，一種是雙缸定比配比，自 來水驅動大缸往復運動，帶動缸抽油與排油，大、小缸的容積比即為乳化液濃度配比。另一 種是自來水帶動水力馬達轉動，水力馬達通過調速機構與油泵連接，馬達的轉速與通過馬 達的流量成比例，而油泵輸出的乳化油與油泵的轉速成比例，只要調速機構的傳動比一定， 則配比裝置輸出的乳化液的濃度是固定的。此方法不易調節(jié)乳化液濃度配比，若需要改變乳化液濃度配比，則需要改變配比裝置的結構尺寸，或改變調速機構的傳動比。由此可見，現(xiàn)有技術中的配比儀均不能實現(xiàn)乳化液濃度配比的連續(xù)調節(jié)。

實用新型內容(一)要解決的技術問題本實用新型要解決的技術問題是實現(xiàn)乳化液濃度配比的連續(xù)調節(jié)。( 二 )技術方案為達到上述目的，本實用新型提供了一種濃度配比可調節(jié)的乳化液濃度配比儀， 包括開關閥1、過濾器2、齒輪馬達3、傳動機構4、變量泵5和混合器6，開關閥1、過濾器2、 齒輪馬達3和混合器6依次連接，齒輪馬達3、傳動機構4、變量泵5和混合器6依次連接。其中，所述齒輪馬達3為橢圓齒輪流量計。其中，所述傳動機構4為齒輪傳動機構。其中，所述變量泵5為變量葉片泵。其中，所述配比儀還包括管接頭和管路。其中，所述混合器6為葉輪式攪拌器。(三)有益效果本實用新型的技術方案基于容積式濃度配比原理，可以實現(xiàn)乳化液濃度配比的連 續(xù)調節(jié)，具體來說采用變量葉片泵作為變量泵，抽取乳化油至混合器，當變量泵的排量改 變時，可以實現(xiàn)配比儀的濃度配比可調；采用具有防銹能力的橢圓齒輪流量計為原動機，可 以保證濃度配比的精度和工作的可靠性；采用齒輪傳動機構作為傳動機構，可保證配比儀 運行的可靠性；設計有混合器，以保證水和乳化油的充分混合。

圖1是本實用新型實施例的配比儀的結構及工作原理示意圖。圖中1開關閥；2過濾器；3齒輪馬達；4傳動機構；5變量泵；6混合器。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下 實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。本實用新型實施例的配比儀的結構及工作原理示意圖如圖1所示，該配比儀由開 關閥1、過濾器2、齒輪馬達3、傳動機構4、變量泵5、混合器6和管接頭、管路(未示出)組 成。開關閥1開啟后，水流過開關閥1，經(jīng)過過濾器2過濾后，進入齒輪馬達3，帶動齒 輪馬達3旋轉，流經(jīng)齒輪馬達3的水的體積流量與齒輪馬達3的輸出轉速成正比，然后水流 入混合器6。齒輪馬達的輸出轉速經(jīng)傳動機構4被傳遞給變量泵5，變量泵5旋轉后，將乳 化油從油箱(未示出)抽到混合器6中，使得乳化油與水混合成為乳化液。假設流入開關閥1的水的流量為Q1，齒輪馬達3的排量為Dm，傳動機構4的傳動比 為i，變量泵5的排量為Dp，則齒輪馬達3的輸出轉速為nm = Q1ZDm,變量泵5的輸入轉速為 np = i*nm，變量泵5的輸出流量為Q2 = np*Dp。[0039]可得乳化液的體積濃度為
ψ= Qi 二 nPDP = iDPΨ q+q2 nmDm+npDp Dm+iDp(1)乳化液的質量濃度為iDf；(2) QxPw+QiPo DmPw+IDpP0其中P。為乳化油的密度；P w為水的密度。式中，Dm、P。、Pw為固定值，不可變。由于機械調速機構實現(xiàn)無級調速較困難，因 此傳動機構4的傳動比i改變較為困難，在此也設為固定值。而變量泵5的排量Dp改變則 較為容易，因此只需要改變變量泵5的排量Dp，則該配比裝置的濃度配比即可連續(xù)變化。本實施例中，齒輪馬達3為橢圓齒輪流量計；傳動機構4為齒輪傳動機構；變量泵 5為變量葉片泵；所述混合器6為葉輪式攪拌器。由以上實施例可以看出，該配比儀可以實現(xiàn)乳化液濃度自動配比，并且其濃度配 比是連線可調節(jié)的。該配比儀采用井下自來水為動力，不需要附加的動力源，是一種節(jié)能型 產(chǎn)品；采用具有防銹能力的橢圓齒輪流量計(可以用不銹鋼材料制成)為原動機，可以保 證濃度配比的精度和工作的可靠性；傳動機構為齒輪傳動，可保證運行的可靠性；采用變 量泵為變量葉片泵，抽取乳化油至混合器，當變量泵的排量改變時，整個裝置的濃度配比改 變；設計有混合器，可以保證水和乳化油的充分混合。以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技 術人員來說，在不脫離本實用新型技術原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改 進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
權利要求一種濃度配比可調節(jié)的乳化液濃度配比儀，其特征在于，包括開關閥(1)、過濾器(2)、齒輪馬達(3)、傳動機構(4)、變量泵(5)和混合器(6)，開關閥(1)、過濾器(2)、齒輪馬達(3)和混合器(6)依次連接，齒輪馬達(3)、傳動機構(4)、變量泵(5)和混合器(6)依次連接。
2.如權利要求1所述的濃度配比可調節(jié)的乳化液濃度配比儀，其特征在于，所述齒輪 馬達(3)為橢圓齒輪流量計。
3.如權利要求1所述的濃度配比可調節(jié)的乳化液濃度配比儀，其特征在于，所述傳動 機構(4)為齒輪傳動機構。
4.如權利要求1所述的濃度配比可調節(jié)的乳化液濃度配比儀，其特征在于，所述變量 泵(5)為變量葉片泵。
5.如權利要求1所述的濃度配比可調節(jié)的乳化液濃度配比儀，其特征在于，所述配比 儀還包括管接頭和管路。
6.如權利要求1 5之任一項所述的濃度配比可調節(jié)的乳化液濃度配比儀，其特征在 于，所述混合器(6)為葉輪式攪拌器。
專利摘要本實用新型公開了一種濃度配比可調節(jié)的乳化液濃度配比儀，包括開關閥(1)、過濾器(2)、齒輪馬達(3)、傳動機構(4)、變量泵(5)和混合器(6)，開關閥(1)、過濾器(2)、齒輪馬達(3)和混合器(6)依次連接，齒輪馬達(3)、傳動機構(4)、變量泵(5)和混合器(6)依次連接。本實用新型可以實現(xiàn)乳化液濃度配比的連續(xù)調節(jié)，且可以保證濃度配比的精度和工作的可靠性，以及水和乳化油的充分混合。
文檔編號B01F15/04GK201701905SQ20102019598
公開日2011年1月12日 申請日期2010年5月14日 優(yōu)先權日2010年5月14日
發(fā)明者孫帥帥, 李禾香, 王法磊, 趙其騰, 趙四海, 郭登龍, 馬核 申請人:中國礦業(yè)大學(北京)