专利名称：一种消能孔板的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种消能孔板，尤其是涉及一种安装在管道中用于降低流体输 送能量的分体式耐磨消能孔板。
背景技术：
在利用管道或其他通道，尤其是竖直或向下倾斜的管道，输送流体的过程中，流体 的速度会越来越大。换言之，流体具有的能量越来越大，从而会对管道等造成气蚀和磨损， 特别是在输送含砂流体如矿浆时，造成的磨损会更严重，因此需要对流体输送进行消能。传统上，通常采用在管道内设置消能孔板对液体流进行消能。例如，中国发明专利 ZL93107799. 0公开了一种消涡式孔板，该孔板主体中心孔的内周面由上游的三角形圆环部 分和下游的梯形圆环部分组成。上述传统孔板为一体式结构，结构复杂，因此难于加工，耐 磨性差。特别是当流体内含有矿砂(例如，选矿厂的精矿和矿山尾矿等)，磨损更加严重，寿 命大大缩短，此外孔板磨损后，需要更换整个孔板，从而成本高，尤其不能适用于对含有矿 砂等的流体输送进行消能。
发明内容
本发明旨在至少解决上述技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种耐磨损、寿命长、加工和安装简单的分体式 消能孔板，该消能孔板特别适于安装在输送磨蚀性强的流体(如含矿砂流体矿浆)的管道 内对流体输送进行消能。根据本发明的消能孔板包括具有孔板主体中心孔的孔板主体，所述孔板主体的 上游侧表面上形成有上游侧凹槽；上耐磨件，所述上耐磨件设置在所述上游侧凹槽内和孔 板主体中心孔的内周壁上；和上周边耐磨件，所述上周边耐磨件围绕所述上耐磨件的外周 设置在所述上游侧凹槽内且由多个扇形耐磨块排列而成，其中所述上游侧凹槽的外周面为 沿从上游朝向下游的方向向外倾斜的斜面，且所述上周边耐磨件的外周面为与所述上游侧 凹槽的外周面适配的斜面。根据本发明的消能孔板还具有如下附加技术特征根据本发明的消能孔板还包括具有下耐磨件中心孔的下耐磨件，所述下耐磨件设 置在孔板主体的下游侧表面上。所述下耐磨件包括中心部分和围绕中心部分的周边部分，所述周边部分由多个扇 形耐磨块排列而成；所述孔板主体的下游侧表面上形成有下游侧凹槽，所述下耐磨件设置 在所述下游侧凹槽内；其中所述下游侧凹槽的外周面为沿从下游朝向上游的方向向外倾斜 的斜面，且下周边耐磨件的外周面为与下游侧凹槽的外周面适配的斜面。所述周边部分与上周边耐磨件的尺寸相同。所述下耐磨件的下游侧表面与上耐磨件的下游侧表面平齐。所述上耐磨件、上周边耐磨件和下耐磨件为耐磨陶瓷基复合材料件。
所述上耐磨件包括筒状体和从筒状体上游端一体地向外延伸的凸缘，其中所述筒 状体位于所述孔板主体中心孔内且所述凸缘位于所述上游侧凹槽内。所述凸缘和上周边耐磨件的厚度小于或等于上游侧凹槽的深度。在孔板主体的上游侧表面上围绕上游侧凹槽形成有上环形密封槽，且在孔板主体 的下游侧表面上围绕下游侧凹槽形成有下环形密封槽。在所述孔板主体的外周面上形成有操作孔。
根据本发明的消能孔板至少具有下列优点之一根据本发明的消能孔板，在上游侧表面上的上游侧凹槽内和中心孔的侧壁上设置 了上耐磨件和上周边耐磨件，尤其是对于流体中含有矿砂等的情况下，大大延长了消能孔 板的寿命，而且，在上耐磨件和上周边耐磨件磨损后，只需更换上耐磨件和上周边耐磨件， 孔板主体可以重复使用，而且孔板主体无需用昂贵的耐磨材料制成，从而降低了成本。另 夕卜，由于上周边耐磨件由多个扇形耐磨块排列而成，因此上周边耐磨件的制造和安装简单， 而且上周边耐磨件的外周面与上游侧凹槽的外周面形成为相互适配的斜面，因此最外侧的 扇形耐磨块与上游侧凹槽的外周面之间的缝隙不暴露给流体，并且扇形耐磨块与孔板主体 的连接更加牢靠。根据本发明的消能孔板，通过在消能孔板主体的下游侧表面上设置下耐磨件，可 以减少流体对孔板主体下游侧表面的冲击、磨损和气蚀。根据本发明的消能孔板，下耐磨件分为中心部分和周边部分，从而对于大直径的 管道而言，下耐磨件的制造更加容易。而且周边部分由多个扇形耐磨块排列而成，能够使得 制造和安装更加方便，而且根据磨损程度可以单独更换某个扇形耐磨块，降低了成本。同 时，下耐磨件可以设置在下游侧表面内的下游侧凹槽内，且下游侧凹槽的外周面与周边部 分的外周面为相互适配的斜面，因此，即下耐磨件未从孔板主体的下游侧表面露出，从而在 运输和安装时减少对下耐磨件的损坏。根据本发明的消能孔板，通过使周边部分与上周边耐磨件的尺寸相同，可以进一 步降低制造成本。换言之，构成周边部分和上周边耐磨件的扇形耐磨块尺寸相同，从而增加 了互换性，降低了制造成本，增加了安装和维护的方便。根据本发明的消能孔板，上耐磨件为一端带有凸缘的筒状体，即上耐磨件为大体 的T形形状。因此，可以将筒状体设置在孔板主体中心孔内而凸缘卡在孔板主体的上游凹 槽内，从而上耐磨件的安装简单，并且不容易因流体的冲击而活动。根据本发明的消能孔板，通过在孔板主体的上游侧表面和下游侧表面上，在孔板 主体与管道连接的安装部分上，分别形成上环形密封槽和下环形密封槽，在消能孔板安装 到管道上时，管道内的流体能够进入密封槽内，从而形成水密封线，增加了密封性能。根据本发明的消能孔板，通过粘结剂和/或螺钉将上耐磨件、下耐磨件和周边耐 磨件紧固到孔板主体上，使得安装更加方便和牢固。通过在孔板主体外周面上形成操作孔，便于消能孔板的搬运和运输。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。
本发明的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变 得明显和容易理解，其中图1是本发明第一实施例的消能孔板与管道法兰连接的示意图；图2是图1所示消能孔板的右视图；图3是图1所示消能孔板的剖面主视图；图4是图1所示消能孔板的左视图； 图5是根据本发明第一实施例消能孔板的孔板主体的结构示意图；图6是本发明第二实施例的消能孔板与管道法兰连接的示意图；图7是图6所示消能孔板的右视图；图8是图6所示消能孔板的剖面主视图；图9是图6所示消能孔板的左视图；图10是根据本发明第二实施例消能孔板的孔板主体的结构示意图。
具体实施例方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。需要说明的是，在本说明书的描述中，以消能孔板和孔板主体具有圆柱状且孔板 主体中心孔为圆形为例进行描述，从而上耐磨件、下耐磨件及上周边耐磨件都适应于上述 形状。然而，本发明并不限于此，例如，消能孔板、孔板主体、孔板主体中心孔、以及上游侧凹 槽、下游侧凹槽等都可以为方形，只要这些元件的形状和尺寸适配就可以。在本发明中，术语“上、下、上游侧、下游侧”等位置关系为基于附图所示的位置关 系，仅仅是为了便于描述本发明，而不能解释为对本发明的限制。例如，在图1和图6中，上 游侧和下游侧是基于箭头A所示的流体流动方向而言的上游侧和下游侧。根据本发明实施例的消能孔板100被安装在管道(未示出)内，用于对管道内的 流体(尤其是磨损能力强的流体，如矿山领域的含砂流体)输送进行消能。如图1和图6 所示，消能孔板100与管道的两个安装法兰5，6通过双头螺柱7及螺母8连接在一起，从而 将消能孔板100安装在管道内。为了增加密封性能，在消能孔板100与安装法兰5，6之间分别设置了密封圈9。消 能孔板100在安装法兰5，6中心孔外周的部分称为安装部分11，用于与安装法兰5，6连接。 如图5和10所示，消能孔板100的孔板主体1的外周沿部分的厚度减小，从而与安装法兰 5，6相连时，孔板主体1的外周沿部分与安装法兰5，6的表面之间能够留有小的间隙，即安 装部分11形成为凸台的形式，由此能够增加消能孔板100与安装法兰5，6的连接强度。在图1和图6中，箭头A表示流体(例如矿浆)在管道内的流动方向，因此在图1、 图5，图6和图10中消能孔板100的上表面称为上游侧表面而下表面称为下游侧表面。下面参考图1-5详细描述根据本发明第一实施例的消能孔板100。如图1-5所示，消能孔板100包括孔板主体1、上耐磨件2，和上周边耐磨件3。孔板主体1的上游侧表面上形成有上游侧凹槽13且孔板主体1形成有用于矿浆通过的孔板主体中心孔12，上耐磨件2设置在上游侧凹槽13内和孔板主体中心孔12的内 周壁上。上周边耐磨件3围绕上耐磨件2的外周设置在上游侧凹槽13内且由多个扇形耐 磨块排列而成，通过多个扇形耐磨块排列形成上周边耐磨件3，使得上周边耐磨件3的加工 和安装更加方便。而且由于上周边耐磨件3与上耐磨件2分体形成，因此消能孔板100更 适于安装在直径较大的管道内。如图5所示，上游侧凹槽13的外周面形成为沿从上游朝向下游的方向向外倾斜的 斜面，相应地，上周边耐磨件3的外周面形成为与上游侧凹槽13的外周面适配的斜面。这 里，所谓“适配”是指上周边耐磨件3的外周面形成为沿从上游朝向下游的方向向内倾斜的 斜面，从而当上周边耐磨件3安装到孔板主体1上时，上周边耐磨件3的斜面 与上游侧凹槽 13的斜面配合，增加了它们之间的连接牢固程度。孔板主体1可以由锻钢制成，上耐磨件2、上周边耐磨件3可以由耐磨陶瓷基复合 材料(如氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷和硼化物陶瓷等)制成。孔板主体1与上耐 磨件2和上周边耐磨件3由不同的材料单独制成，因此消能孔板100的制造成本降低，并且 当使用一段时间上耐磨件2和上周边耐磨件3磨损之后，仅需要更换上耐磨件2和上周边 耐磨件3，孔板主体1可以重复使用，从而进一步降低了制造成本。进而，根据磨损情况仅更 换上周边耐磨件3的一部分扇形耐磨块，进一步降低了成本。上耐磨件2可以通过粘结剂(如环氧树脂粘结剂)粘结到孔板主体1上。同时， 在孔板主体1的上游侧表面上，上耐磨件2可以附加地用螺钉紧固到孔板主体1上。同样， 上周边耐磨件3的各个扇形耐磨块可以用粘结剂粘结到孔板主体1上，然后通过上周边耐 磨件3上形成的孔31和孔板主体1上形成的螺纹孔16利用螺钉紧固。如图1和图5所示，为了便于消能孔板100的安装和搬运，在孔板主体1的外周壁 上可以形成有操作孔17，操作孔17例如可以为螺纹孔，当需要搬运和安装消能孔板100时， 将操作杆(如螺纹杆)插入操作孔17内，从而能够方便地搬运和安装消能孔板100。当矿浆沿箭头A从上游向下游流动时，矿浆撞击消能孔板100而被消能，位于孔板 主体1上游侧表面上的上耐磨件2和上周边耐磨件3防止流体磨蚀孔板主体1的上游侧表 面，而孔板主体中心孔12内周壁上的上耐磨件2能够防止流体磨损孔板主体中心孔12的 内周壁。当上耐磨件2和上周边耐磨件3磨损到一定程度时，将上耐磨件2和上周边耐磨 件3(或其中一部分扇形耐磨块)更换，无需更换孔板主体1，从而降低了成本，增加了消能 孔板100的寿命。在本发明的一些实施例中，如图1-4所示，上耐磨件2包括筒状体21和筒状体21 上游端一体地向外延伸的凸缘22，从而成大体T形。如图1和3所示，筒状体21具有中心 孔23并且安装在孔板主体中心孔12的内周壁上，且筒状体21的下游端与孔板主体1的下 游侧表面平齐，可以理解的是，筒状体21的外径稍微小于孔板主体中心孔12内径，以利于 安装。凸缘22位于孔板主体1的上游侧凹槽13内。换言之，上耐磨件2凸缘22卡在孔板 主体1的上游侧表面上的上游侧凹槽13内，从而上耐磨件2的安装更加方便。另外，为了 增加牢固程度，如上所述，凸缘22可以用粘结剂粘结到孔板主体1的上游侧表面上并且可 以附加地用螺钉紧固，同时，筒状体21也用粘结剂粘结到孔板主体中心孔12的内周壁上。 上周边耐磨件3的多个扇形耐磨块绕凸缘22的外周布置且扇形块的倾斜的外周面与上游 侧凹槽13的倾斜的外周面配合。
可以理解的是，上游侧凹槽13也可以认为是将孔板主体中心孔12位于上游端的 一部分的径向尺寸扩大而形成的。如图1和3所示，凸缘22的厚度小于上游侧凹槽13的深度，由此，当将上耐磨件2 安装到孔板主体1上时，凸缘22没有露出孔板主体1的上游侧表面，从而在搬运和安装过 程中，不会意外地对耐磨件2造成损坏。当然，凸缘22的厚度也可以等于上游侧凹槽13的深度。此外，如图1和图5所示，为了增加消能孔板100与安装法兰5，6连接的紧固力， 在孔板主体1的下游侧表面也可以形成下游侧凹槽14，从而在连接时，安装法兰5，6仅接触 孔板主体1下游侧表面上的安装部分11，如上所述，由于孔板主体1外周沿的厚度也减小， 因此，安装法兰5，6不会接触孔板主体1的安装部分11内外侧的部分，从而能够增加紧固 力。
如图5所示，为了增加消能孔板100与安装法兰5，6之间的密封性能，在孔板主体 1的上游侧表面和下游侧表面上分别形成了上环形密封槽15a和下环形密封槽15b。更具 体而言，上环形密封槽15a和下环形密封槽15b分别形成在上游侧表面和下游侧表面的安 装部分11上，在图5所示的示例中，上环形密封槽15a和下环形密封槽15b的截面为三角 形，例如深度为1毫米或2毫米，但本发明并不限于此，从而在使用时，管道内的矿浆如果从 安装法兰5，6与消能孔板100之间的缝隙渗出，则流体进入上环形密封槽15a和下环形密 封槽15b，从而形成密封线，进一步增加了密封性能。下面参考图6-10描述根据本发明第二实施例的消能孔板100。如图6所示，根据 本发明第二实施例的消能孔板100同样安装在管道的安装法兰5，6之间。根据本发明第二实施例的消能孔板100包括孔板主体1、上耐磨件2，上周边耐磨 件3和下耐磨件4。下耐磨件4设置在下游侧表面上且具有下耐磨件中心孔，下耐磨件中心孔的直径 可以与孔板主体1的孔板主体中心孔12的直径相等，此时上耐磨件2的下游端穿过下耐磨 件4而与下耐磨件4的下游侧表面平齐，如图6和8所示，但本发明并不限于此。例如，下 耐磨件中心孔的直径可以与上耐磨件2的中心孔的内径相等，此时上耐磨件2的下游端不 穿过下耐磨件4而是与孔板主体1的下游侧表面平齐。在本发明的一个实施例中，如图8和图10所示，在孔板主体1的下游侧表面上形 成有下游侧凹槽14。下耐磨件4容纳在下游侧凹槽14内并且厚度小于下游侧14凹槽的深 度，从而下耐磨件4不会从孔板主体1的下游侧表面露出，在搬运和安装过程中，不会对下 耐磨件4造成损坏。当然，下耐磨件4的厚度也可以等于下游侧14凹槽的深度。下耐磨件4包括中心部分41和围绕中心部分41的周边部分42，中心部分41为圆 环形，通过粘结剂粘结到下游侧凹槽14内，同时中心部分41形成有通孔411，对应地在孔板 主体1上形成有螺纹孔16，从而能够利用螺钉(未示出)附加地将中心部分41固定到孔板 主体1上。如图7所示，周边部分42可以由多块扇形耐磨块排列而成，从而周边部分42更容 易加工和安装。每个耐磨块上都形成由通孔421，每个耐磨块通过粘结剂粘结到孔板主体1 上，然后用螺钉附加地固定。当消能孔板100的尺寸非常大时，周边部分42用多个耐磨块 排列而成非常有利，加工和安装方便，成本降低。
进而，下游侧凹槽14的外周面形成为沿从下游朝向上游的方向向外倾斜的斜面， 且下周边耐磨件4的外周面为与下游侧凹槽14的外周面适配的斜面，换言之，下周边耐磨 件4的外周面形成为沿从下游朝向上游的方向向内倾斜的斜面，以与下游侧凹槽14的外周 面配合。根据本发明的一个实施例，周边部分42与上周边耐磨件3的尺寸相同，从而增加 了互换性，降低制造成本。具体而言，构成周边部分42的扇形耐磨块与对应的构成上周边 耐磨件3的扇形耐磨块尺寸相同，从而进一步降低了制造成本。如图8所示，上耐磨件2为大体T形形状，包括筒状体21和从筒状体21上游端一 体地向外延伸的凸缘22。凸缘22容纳在上游侧凹槽13内，筒状体21位于孔板主体中心 孔12内并靠在孔板主体中心孔12的内周壁上。上周边耐磨件3绕凸缘22的外周容纳在 上游侧凹槽13内且与凸缘22等厚度。由于上周边耐磨件3的尺寸与周边部分42的尺寸 相同，因此此时中心部分41的外径与凸缘22的外径相同。 与第一实施例相同，在孔板主体1的上游侧表面上的安装部分11上形成有上环形 密封槽15a且在孔板主体1的下游侧表面上的安装部分11上形成有下环形密封槽15b。在 使用时，管道内的矿浆如果从安装法兰5，6与消能孔板100之间的缝隙渗出，则流体进入上 环形密封槽15a和下环形密封槽15b，从而形成密封线，进一步增加了密封性能。根据本发明第二实施例的消能孔板100的其他结构和操作与上述第一实施例的 消能孔板100相同，为了简单目的，这里不再详细描述。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以 理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换 和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
权利要求
一种消能孔板，其特征在于，包括具有孔板主体中心孔的孔板主体，所述孔板主体的上游侧表面上形成有上游侧凹槽；上耐磨件，所述上耐磨件设置在所述上游侧凹槽内和孔板主体中心孔的内周壁上；和上周边耐磨件，所述上周边耐磨件围绕所述上耐磨件的外周设置在所述上游侧凹槽内且由多个扇形耐磨块排列而成，其中所述上游侧凹槽的外周面为沿从上游朝向下游的方向向外倾斜的斜面，且所述上周边耐磨件的外周面为与所述上游侧凹槽的外周面适配的斜面。
2.根据权利要求1所述的消能孔板，其特征在于，还包括具有下耐磨件中心孔的下耐 磨件，所述下耐磨件设置在孔板主体的下游侧表面上。
3.根据权利要求2所述的消能孔板，其特征在于，所述下耐磨件包括中心部分和围绕 中心部分的周边部分，所述周边部分由多个扇形耐磨块排列而成；所述孔板主体的下游侧表面上形成有下游侧凹槽，所述下耐磨件设置在所述下游侧凹 槽内；其中所述下游侧凹槽的外周面为沿从下游朝向上游的方向向外倾斜的斜面，且下周边 耐磨件的外周面为与下游侧凹槽的外周面适配的斜面。
4.根据权利要求3的消能孔板，其特征在于，所述周边部分与上周边耐磨件的尺寸相同。
5.根据权利要求2所述的消能孔板，其特征在于，所述下耐磨件的下游侧表面与上耐 磨件的下游侧表面平齐。
6.根据权利要求2所述的消能孔板，其特征在于，所述上耐磨件、上周边耐磨件和下耐 磨件为耐磨陶瓷基复合材料件。
7.根据权利要求1所述的消能孔板，其特征在于，所述上耐磨件包括筒状体和从筒状 体上游端一体地向外延伸的凸缘，其中所述筒状体位于所述孔板主体中心孔内且所述凸缘 位于所述上游侧凹槽内。
8.根据权利要求7所述的消能孔板，其特征在于，所述凸缘和上周边耐磨件的厚度小 于或等于上游侧凹槽的深度。
9.根据权利要求3所述的消能孔板，其特征在于，在孔板主体的上游侧表面上围绕上 游侧凹槽形成有上环形密封槽，且在孔板主体的下游侧表面上围绕下游侧凹槽形成有下环 形密封槽。
10.根据权利要求1所述的消能孔板，其特征在于，在所述孔板主体的外周面上形成有 操作孔。
全文摘要
本发明提供了一种消能孔板，包括具有孔板主体中心孔的孔板主体，所述孔板主体的上游侧表面上形成有上游侧凹槽；上耐磨件，所述上耐磨件设置在所述上游侧凹槽内和孔板主体中心孔的内周壁上；和上周边耐磨件，所述上周边耐磨件围绕所述上耐磨件的外周设置在所述上游侧凹槽内且由多个扇形耐磨块排列而成，其中所述上游侧凹槽的外周面为沿从上游朝向下游的方向向外倾斜的斜面，且所述上周边耐磨件的外周面为与所述上游侧凹槽的外周面适配的斜面。根据本发明的消能孔板耐磨损、寿命长、加工简单，耐磨件与孔板主体连接牢靠，特别适于安装在输送矿浆的管道内对矿浆输送进行消能。
文档编号F16L55/02GK101865355SQ20091008236
公开日2010年10月20日 申请日期2009年4月15日 优先权日2009年4月15日
发明者何卫平, 冯家迪, 刘德忠, 时炜 申请人:中国恩菲工程技术有限公司