【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及加料装置，具体涉及一种向向压力容器或压力管道的有压流体内连续匀速地添加固体颗粒物料的自动加料装置及加料方法。
技术介绍
1、目前，向有压流体(液体或气体)容器或管道内连续地添加固体颗粒物料仍然是一项极具挑战的任务。例如，在试验研究钻井环空岩屑运移规律时需要向具有一定压力、流速的钻杆模型内连续并定量地添加固体岩屑颗粒，以模拟钻井时井底连续产生的岩屑，这些岩屑颗粒随循环流动的钻井液进入钻井环空，被携带和运移出地面；在化工生产中也往往因化学反应工艺要求，需要定时向压力反应容器中定量添加固体原料。在添加固体物料过程中，不仅要防止外界空气或其他流体随着固体颗粒进入有压容器从而影响容器内物质的运动状态或化学反应过程，还要防止容器内有压流体从添料口逃逸出来以免危害生产或威胁人身安全。与向有压容器内连续添加液体材料可采用高压泵送方式解决不同，向有压容器内连续添加固体颗粒物料难以通过泵送方式实现。一方面是因为泵送固体颗粒物料不仅需要适当流体作为运输介质，但是很多情况下不允许向压力容器内引入除固体颗粒外的任何其他物质。另一方面，泵送机械运动还可能会改变固体颗粒的尺寸、结构和形貌，从而影响内部流体的运动状态。因此，向压力容器连续并定量地添加固体颗粒物料，非常困难。
2、目前，向有压容器内添加固体颗粒物料时多采用气力输送方式，以氮气或压缩空气为运输介质，利用气体流速或者压力，将固体颗粒物料通过“正压吹送”或“负压抽吸”两种方式添加到压力容器内。其中，前者多利用风机为动力、以氮气或压缩空气为运输载体，将定量固体颗粒一次性运输向压
3、尽管这种气力输送方式，可实现向压力容器一次性定量地添加固体颗粒物料。但是，这不仅会向有压容器内部引入作为运输介质的外部气体，导致改变内部物质的运动状态或化学反应过程；还无法实现向压力容器内连续地、匀速地加料。此外，这种添加方式较为复杂，机械设备多，不仅限制系统运行速度，复杂系统还可能引发高故障率。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种向压力容器或压力管道的有压流体内连续匀速地添加固体颗粒物料的自动加料装置及加料方法。
2、本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种向压力容器或压力管道的有压流体内连续匀速地添加固体颗粒物料的自动加料装置，包括用于固体物料计量输送的送料机构、位于送料机构出料口处的储料筒、连接在储料筒出料口处的排料管以及连接在排料管出料口处的加料器；
3、加料器一端通过专用接头连接压力容器，加料器另一端设置有物料推送机构，加料器和排料管内分别设置有控制阀，送料机构、物料推送机构以及控制阀分别与控制器通信连接。
4、进一步地，送料机构包括电机无极调速器以及与电机无极调速器连接的计量式螺旋输送器，储料筒位于计量式螺旋输送器的出料口位置处，所述电机无极调速器与控制器通信连接。
5、进一步地，物料推送机构包括位于所述加料器内部的活塞、连接在活塞上的活塞杆以及与活塞杆连接且用于推动活塞沿加料器内部空腔运动的电动推杆，电动推杆与控制器通信连接。
6、进一步地，计量式螺旋输送器的上方设置有盛装固体颗粒物料的料斗。
7、进一步地，控制阀采用电磁阀。
8、进一步地，控制器采用plc控制系统。
9、进一步地，专用接头的一端通过法兰与加料器连接，专用接头的另一端通过螺纹接头与压力容器连接。
10、进一步地，加料器采用柱塞缸。
11、本专利技术还提供了一种向压力容器或压力管道的有压流体内连续匀速地添加固体颗粒物料的自动加料装置的加料方法，包括以下步骤：
12、s1：通过控制器关闭排料管和加料器内的控制阀，并将加料器内的活塞推送至加料器的尾部位置处，使得装置处于初始状态；
13、s2：随后打开加料器内的控制阀，使得压力容器内的流体自动填满加料器；
14、s3：当加料器内流体填满后，关闭加料器内的控制阀，开启排料管内的控制阀，使得储料筒内的固体物料自由沉降到充满流体的加料器内；
15、s4：当固体物料加入到固定量后，关闭排料管内的控制阀，打开加料器内的控制阀，然后启动电动推杆将活塞移动至加料器的控制阀位置处，将固体物料推入至压力容器内；
16、s5：加料器内的固体物料排出完成后，先关闭加料器内的控制阀，再关闭排料管内的控制阀，并将活塞退回至加料器的尾部位置处，回到初始状态；
17、s6：重复s2至s5，完成物料的连续且匀速加入。
18、本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所提供的一种向压力容器或压力管道的有压流体内连续匀速地添加固体颗粒物料的自动加料装置及加料方法，加料过程由控制器按设定程序自动执行，加料速度可由控制器自主设置，实现向有压容器或管道内连续地、定量地、均匀地添加固体颗粒物料，加料过程不会引起有压流体泄漏、压力损失而影响体系运动状态，也不会向有压流体引入外界流体而影响体系物质组成。通过控制物料推送机构的循环时间间隔，可以近似实现长时间连续均匀地加料。
19、此外，通过该装置及方法能够准确、可靠地模拟油气田钻井、各类地质钻探或工程钻探时井底钻头破岩产生的岩屑源源不断进入钻井液进行运移的过程，为试验研究岩屑运移机理提供了一种试验关键部件的设计方案；并且也可为化工生产中向压力槽连续均匀地添加固体物料提供一种自动化装置，可以实现向有压流体介质中连续地、均匀地、可计量地添加固体颗粒物料，有利于高效率实现需中途定量添加固体物料的各类固-液反应或工艺情景，应用范围广，使用性能好。
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1.一种向压力容器或压力管道的有压流体内连续匀速地添加固体颗粒物料的自动加料装置，其特征在于，包括用于固体物料计量输送的送料机构、位于所述送料机构的出料口处的储料筒(4)、连接在所述储料筒(4)的出料口处的排料管(5)以及连接在排料管(5)的出料口处的加料器(6)；
2.根据权利要求1所述的向压力容器或压力管道的有压流体内连续匀速地添加固体颗粒物料的自动加料装置，其特征在于，所述送料机构包括电机无极调速器(1)以及与所述电机无极调速器(1)连接的计量式螺旋输送器(2)，所述储料筒(4)位于所述计量式螺旋输送器(2)的出料口位置处，所述电机无极调速器(1)与所述控制器(12)通信连接。
3.根据权利要求1所述的向压力容器或压力管道的有压流体内连续匀速地添加固体颗粒物料的自动加料装置，其特征在于，所述物料推送机构包括位于所述加料器(6)内部的活塞(9)、连接在所述活塞(9)上的活塞杆(8)以及与所述活塞杆(8)连接且用于推动所述活塞(9)沿加料器(6)内部空腔运动的电动推杆(7)，所述电动推杆(7)与所述控制器(12)通信连接。
4.根据权利要求1
5.根据权利要求2所述的向压力容器或压力管道的有压流体内连续匀速地添加固体颗粒物料的自动加料装置，其特征在于，所述计量式螺旋输送器(2)的上方设置有盛装固体颗粒物料的料斗(3)。
6.根据权利要求1所述的向压力容器或压力管道的有压流体内连续匀速地添加固体颗粒物料的自动加料装置，其特征在于，所述加料器(6)采用柱塞缸。
7.根据权利要求1所述的向压力容器或压力管道的有压流体内连续匀速地添加固体颗粒物料的自动加料装置，其特征在于，所述控制阀(10)采用电磁阀。
8.根据权利要求1所述的向压力容器或压力管道的有压流体内连续匀速地添加固体颗粒物料的自动加料装置，其特征在于，所述控制器(12)采用PLC控制系统。
9.一种基于权利要求1至8任一项所述的向压力容器或压力管道的有压流体内连续匀速地添加固体颗粒物料的自动加料装置的加料方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种向压力容器或压力管道的有压流体内连续匀速地添加固体颗粒物料的自动加料装置，其特征在于，包括用于固体物料计量输送的送料机构、位于所述送料机构的出料口处的储料筒(4)、连接在所述储料筒(4)的出料口处的排料管(5)以及连接在排料管(5)的出料口处的加料器(6)；
2.根据权利要求1所述的向压力容器或压力管道的有压流体内连续匀速地添加固体颗粒物料的自动加料装置，其特征在于，所述送料机构包括电机无极调速器(1)以及与所述电机无极调速器(1)连接的计量式螺旋输送器(2)，所述储料筒(4)位于所述计量式螺旋输送器(2)的出料口位置处，所述电机无极调速器(1)与所述控制器(12)通信连接。
3.根据权利要求1所述的向压力容器或压力管道的有压流体内连续匀速地添加固体颗粒物料的自动加料装置，其特征在于，所述物料推送机构包括位于所述加料器(6)内部的活塞(9)、连接在所述活塞(9)上的活塞杆(8)以及与所述活塞杆(8)连接且用于推动所述活塞(9)沿加料器(6)内部空腔运动的电动推杆(7)，所述电动推杆(7)与所述控制器(12)通信连接。
4.根据权利要求1所述的向压力容器...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐志鹏，王天利，马元军，朱斌，张宇晗，石磊，王丁，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：
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