CN102121397B - 一种煤矿膏体充填管道系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种新型膏体充填管道系统，包括充填泵换向设备、带有压力检测功能的膏体充填堵管卸料闸门、膏体充填管路伸缩装置、膏体充填干线管排污阀、膏体充填管道清洗流量调节控制装置，通过直管、管卡和三通等连接而成，彻底实现了大颗粒膏体充填体的有效管道输送及监测，杜绝了堵管事故的发生。

Description

一种煤矿膏体充填管道系统

技术领域

本发明涉及一种煤矿膏体充填设备。

背景技术

随着我国煤炭资源的减少，一些建筑物下、水体及铁路(高速公路)下的煤炭资源的开采越来越受到重视。由于一些特殊条件下的开采会给地表建筑物、构筑物及大坝等带来巨大的影响，因此实施膏体充填开采技术对煤矿安全生产和可持续发展具有非常重要的意义。由于传统的管道流的是均质体，压力、排污等比较好处理，而膏体充填所输送的是非均质体，容易堵管。一旦短管，整个充填系统将会受到巨大的破坏。因此，煤矿膏体充填开采技术关键在于充填管道系统运行的可靠程度，研发一种可靠的膏体充填管道系统成当务之急。

发明内容

本发明的任务在于提供一种煤矿膏体充填管道系统。

其技术解决方案是：

一种煤矿膏体充填管道系统，包括：

充填泵换向设备，包括固定支架，固定支架的上部中间部位设置有与充填泵相连接的上管口，固定支架下部中间部位并排设置有两个下管口，固定支架内设置有与固定支架紧密相接的滑动支架，滑动支架可在固定支架内来回滑动，滑动支架内设置有两连接通道，两连接通道呈“八”字形排布，每个连接通道上端口与下端口的水平距离与上管口和下管口的水平距离相同，当其中一连接通道的上端口与固定支架的上管口密封连通时，该连接通道的下端口与相对应侧的下管口密封连通；固定支架的一侧端设置有液压缸，液压缸的活塞杆与伸缩支架的一侧端相连通。

带有压力检测功能的膏体充填堵管卸料闸门，包括连接在充填管路上的主管道，主管道的管壁上设置有与主管道相连通的卸料管道，卸料管道的管壁上开设有卸料口，卸料管道的端部连接有液压缸，液压缸的活塞杆朝向卸料管道，活塞杆的端部设置有圆形挡板，挡板的外壁与卸料管道的内壁密封接触，当活塞杆伸出时，挡板位于主管道与卸料口之间的卸料管道内，将主管道密封，当活塞杆缩回时，挡板位于卸料口与卸料管道的端部之间的卸料管道内；上述液压缸配有控制活塞运动的液压系统；液压系统包括油箱，油箱通过管路与油泵连接，油泵通过管路与三位四通电磁阀的第一接口相连通，三位四通电磁阀的第二接口通过管路与液压缸的小腔相连通，三位四通电磁阀的第三接口通过管路与液压缸的大腔连通，在第三接口与大腔之间的管路上设置有压力传感器，三位四通电磁阀的第四接口通过管路与油箱相连通；压力传感器与单片机电连接，单片机与三位四通电磁阀电连接。

膏体充填管路伸缩装置，包括固定管口，固定管口的外表面轴向对称设置有两个液压缸，两个液压缸的活塞杆朝向相同；固定管口的内表面设置有伸缩管口，伸缩管口的外表面与固定管口的内表面紧密接触，伸缩管口的外端部表面径向对称设置有两个连接柱，每个连接柱与对应侧的活塞杆端部相连接；上述固定管口背向活塞杆的一端向内收缩形成一收紧口，收紧口的内径与伸缩管口的内径相同；上述收紧口的轴线、固定管口的轴线和伸缩管口的轴线重合；上述每个连接柱与活塞杆垂直连接；上述每个液压缸的两端缸壁上开设有进回油口。

膏体充填干线管排污阀，包括阀体，阀体的上部和下部设置有与充填干线管相连通的进料口和出料口，进料口与出料口之间的阀体内部设置有可横向移动的阀块，阀块上并排设置有充填管口和排污管口，进料口择一与充填管口和排污管口相连通；上述阀体的两侧对称设置有两个液压缸，液压缸内的活塞杆朝向同一侧，活塞杆的端部与固定在阀块端部的连接杆相连接；上述充填管口靠近连接杆设置，充填管口的上端口可与进料口密封连接，下端口可与出料口密封连接；上述排污管口呈直角形，排污管口的上端口可与进料口密封连接，下端口的朝向与活塞杆的朝向相反。

膏体充填管道清洗流量调节控制装置，包括液压缸，液压缸体中部开设有进料口与出料口，进料口与出料口相对应，进料口和出料口两侧的缸体长度大于进料口和出料口的内径，液压缸内设置有活塞，活塞将液压缸隔成大腔和小腔两个腔室，活塞杆位于小腔内并穿出液压缸端部，活塞的长度大于进料口和出料口内径的2倍，活塞的一端为活塞柱结构，另一端开设有与进料口和出料口相适配的通孔，大腔和小腔开设有液压油口，液压油口通过管路与液压系统相连接；上述活塞上的通孔靠近小腔一侧，活塞柱位于大腔一侧；当活塞位于液压缸的左端时，活塞上的通孔正好将进料口和出料口连通，当活塞位于液压缸的右端时，活塞柱正好将进料口和出料口堵死；上述液压系统包括油箱，油箱通过管路与油泵连接，油泵通过管路与三位四通电磁阀的第一接口相连通，三位四通电磁阀的第二接口通过管路与液压缸的大腔相连通，三位四通电磁阀的第三接口通过管路与液压缸的小腔连通，三位四通电磁阀的第四接口通过管路与油箱相连通。

本发明可具有以下有益技术效果：

1、本发明中，充填时，固定支架上管口的上部与充填泵相连通，上管口的下部与其中一连接通道的上端口密封连通，该连接通道的下端口对应的下管口与充填主管相连通，另一连接通道备用；当充填主管发生堵管事故，需要启用副管充填时，启动液压缸使滑动支架运动，另一连接通道的上端口与上管口密封连通，该连接通道的下端口对应的下管口与充填副管相连通，通过充填副管继续充填，同时通过附属上管口与附属下管口对发生堵塞的主管进行清洗，以备副管发生堵管时再次利用，主、副管循环使用，不会因为一条充填管路堵塞而影响整个充填工作的运行，提高了工作效率。

2、本发明中，在正常充填时，圆形挡板位于主管道与卸料口之间的卸料管道内，膏体料浆通过主管道流到充填工作位；当发生堵管事故时，主管道内的压力增高，压迫挡板，压力传感器检测液压缸大腔内的压力并将压力信号传递给单片机，单片机根据压力信号与预先设定数值进行比较，判断是否发生堵管事故，如果发生堵管事故，单片机给三位四通电磁阀电信号，使三位四通电磁阀换向，使大腔回油，小腔进油，挡板移动到卸料口与卸料管道端部之间的卸料管道内，打开卸料口完成卸料放浆，自动完成堵管卸料的功能，当单片机确定压力传感器检测到的压力信号小于预设值时，即可认为卸料完成并传递信号给三位四通电磁阀，使三位四通电磁阀换向，大腔进油，小腔回油，使挡板将卸料口封闭，继续进行充填工作，实现了无人化管理，提高了安全性能。

3、本发明中，在安装充填管路时，本发明所述的充填管路伸缩装置位于两直管之间，第一根直管连接在充填管路伸缩装置的收紧口内，第二根直管的端部与充填管路伸缩装置留有一定距离，当活塞杆带动伸缩管口伸出时，第二根直管被套置在伸缩管口内，充填管路伸缩装置与直管依次连接，形成一完整的充填管路；当发生堵管事故需要放浆时，只需将活塞杆缩回活塞内，使直管与伸缩管口脱离，即可实现放浆的目的；因此采用本发明所述的充填管路伸缩装置安装充填管路时，非常简单方便，而且在堵管需要放浆时也无需人员到现场，只需通过液压油控制活塞杆缩回带动伸缩管口缩回到固定管口内即可实现放浆的目的，大大提高了工作效率和安全性。

4、本发明中，干线管排污阀在正常充填时，活塞杆缩回液压缸内，充填管口的上端口与进料口密封连接，充填管口的下端口与出料口密封连接，膏体物料从充填管口进入到下方的充填干线管中，完成充填工作；当充填干线管需要冲洗时，活塞杆伸出，带动阀块移动，使排污管口的上端口与进料口密封连接，干线管中的冲洗物经排污管口排走，完成冲洗工作。

5、本发明中，流量调节控制装置通过液压系统控制活塞的移动来完成流量的调节，实现了现场无人化操作；还可通过活塞杆伸出液压缸外的长度来判断膏体的流量大小，实现对流量的精确控制。

附图说明

图1为本发明所述充填泵换向设备的结构示意图；

图2为本发明所述带有压力检测功能的膏体充填堵管卸料闸门的结构示意图；

图3为本发明所述带有压力检测功能的膏体充填堵管卸料闸门的液压原理图；

图4为本发明所述膏体充填管路伸缩装置的结构示意图；

图5为本发明所述膏体充填干线管排污阀的结构示意图；

图6为本发明所述膏体充填管道清洗流量调节控制装置的结构示意图；

图7为本发明所述膏体充填管道清洗流量调节控制装置的液压原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明，如附图1-图7所示，一种新型膏体充填管道系统，包括充填泵换向设备1、带有压力检测功能的膏体充填堵管卸料闸门2、膏体充填管路伸缩装置3、膏体充填干线管排污阀4、膏体充填管道清洗流量调节控制装置5，通过直管、管卡和三通等连接而成。

上述充填泵换向设备1，如附图1所示，包括固定支架01，固定支架01的上部中间部位并排设置有上管口012和两个附属上管口013和014，两个附属上管口013和014对称设置在上管口012的两侧且与上管口012位于同一轴线上；固定支架01下部中间部位并排设置有两个下管口015和016和两个附属下管口017和018，两个下管口015和016位于两个附属下管口017和018的内侧，且两下管口015、016和两附属下管口位于同一轴线上。在固定支架01内部为滑动支架019，滑动支架019与固定支架01紧密接触，且可沿固定支架01来回滑动，滑动支架019内固定有2根连接通道010和011，连接通道010和011呈“八”字形排布，每个连接通道的上端口与下端口的水平距离等于上管口与任一下管口的水平距离，两连接通道上端口的距离等于上管口与任一附属上管口的距离，也等于下管口与相邻附属下管口之间的距离。固定支架01的两侧端都固定有液压缸112，液压缸活塞杆113的端部与滑动支架019的两侧端相连接，两液压缸通过管路与液压站相连接。当左侧的连接通道010的上端口与上管口012密封连通时，连接通道010的下端口与左侧的下管口015密封连接，右侧的连接通道011的上端口与右侧的附属上管口014相连通，连接通道011的下端口与右侧的附属下管口018相连通。当发生堵管事故需要切换连接通道时，两端液压缸的活塞杆一个伸出一个缩回，带动滑动支架在固定支架内滑动，使右侧的连接通道011上端口与上管口012密封连通，连接通道011的下端口与右侧的下管口016密封连接，左侧的连接通道010的上端口与左侧的附属上管口013相连通，连接通道010的下端口与左侧的附属下管口017相连通，达到切换的目的。

上述带有压力检测功能的膏体充填堵管卸料闸门2，如图2、3所示，包括连接在充填管路上的主管道201，主管道201的管壁上设置有与主管道201相连通的卸料管道202，卸料管道202的管壁上开设有卸料口203，卸料管道202的端部连接有液压缸204，液压缸204的活塞杆2041朝向卸料管道202，活塞杆2041的端部设置有圆形挡板205，挡板205的外壁与卸料管道202的内壁密封接触，当活塞杆2041完全伸出时，挡板205位于主管道201与卸料口203之间的卸料管道内，将主管道201密封，当活塞杆2041完全缩回时，挡板205位于卸料口203与卸料管道202的端部之间的卸料管道内，将卸料口打开；液压缸204内设置有活塞2042，活塞2042将液压缸204分为大腔2043和小腔2044两个腔室，大腔2043的端部设置有油口20431，油口20431通过管路与三位四通电磁阀206的第三油口相连通，油口20431与三位四通电磁阀206之间的管路上设置有压力传感器(图中未示出)，压力传感器与单片机(图中未示出)电连接，压力传感器可将检测到的信号传递给单片机，单片机与三位四通电磁阀206电连接，单片机208根据接收到的压力信号，判断是否发生堵管事故，决定是否发信号给三位四通电磁阀，让三位四通电磁阀206换向，如果发生堵管事故，单片机发信号给三位四通电磁阀，让三位四通电磁阀换向，使大腔2043回油，活塞杆2041缩回液压缸204内，打开卸料口202，实现卸料的目的。上述小腔2044的端部设置有油口20441，油口20441通过管路与三位四通电磁阀206的第二油口相连通，三位四通电磁阀206的第一油口与油泵209相连通，油泵209通过带有滤油网的管路与油箱2010相连通。三位四通电磁阀206的第四油口与油箱2010连通。

上述膏体充填管路伸缩装置3，如附图4所示，包括固定管口301，固定管口301的外表面轴向对称设置有两个液压缸302和303，液压缸302和303的活塞杆3021和3031朝向相同；固定管口301内设置有同轴的伸缩管口304，固定管口301的内表面与伸缩管口304的外表面紧密接触，并可沿固定管口301的内表面来回滑动，伸缩管口304的左端部外表面径向对称设置有两个连接柱305和306，连接柱305和306与各自对应侧的活塞杆3021和3031的端部垂直连接。固定管口301的右端向内收缩形成一收紧口307，收紧口307的内径与伸缩管口304的内径相同，且收紧口307的轴线与固定管口301和伸缩管口304的轴线重合。上述每个液压缸的两端缸壁上开设有进回油口308和309。当安装充填管路时，右端的进回油口309进油，左端的进回油口308回油，活塞杆伸出，同时将伸缩管口304推出，使伸缩管口304套置在直管上，完成安装的目的；当发生堵管事故需要放浆时，液压缸右端的进回油口309回油，左端的进回油口308进油，活塞杆缩回，使伸缩管口304缩到固定管口301内，与直管分离，达到放浆的目的。

上述膏体充填干线管排污阀4，如附图5所示，包括阀体401，阀体401的上部和下部设置有与充填干线管相连通的进料口402和出料口403，进料口402与出料口403之间的阀体内部设置有可横向移动的阀块404，阀块404上并排设置有充填管口405和排污管口406，进料口402择一与充填管口405和排污管口406相连通。阀体401的两侧对称设置有两个液压缸407，液压缸407内的活塞杆408朝向同一侧，活塞杆408的端部与固定在阀块404端部的连接杆409相连接。上述充填管口405靠近连接杆409设置，充填管口405的上端口可与进料口402密封连接，下端口可与出料口403密封连接；上述排污管口406呈直角形，排污管口406的上端口可与进料口402密封连接，下端口的朝向与活塞杆408的朝向相反，排污管口406的下端口与排污管路相连通。

所示上述膏体充填管道清洗流量调节控制装置5，如附图6和7所示，包括液压缸501，液压缸501缸体中部开设有内径相同的进料口502与出料口503，进料口502与出料口503相对应，进料口502和出料口503两侧的缸体长度为进料口和出料口的内径的1.2倍，液压缸1内设置有活塞504，活塞504将液压缸501隔成大腔505和小腔506两个腔室，活塞杆507位于小腔506内并穿出液压缸501端部，活塞504的长度为进料口和出料口内径的2.4倍，活塞4的一端为实心结构，另一端开设有与进料口和出料口内径大小相同的通孔5014，大腔505的端部缸壁上开设有液压油口508，小腔506的端部缸壁上开设有液压油口509；液压油口508通过管路与三位四通电磁阀5010的第二油口50102相通，液压油口509通过管路与三位四通电磁阀5010的第三油口50103相通，三位四通电磁阀5010的第一油口50101通过管路与油泵5012相连通，油泵5012与油箱5013相连通，三位四通电磁阀5010的第四油口50104通过管路与油箱5013相连通。上述活塞杆507的外表面标有刻度。

申请人认为，本发明的其他部分可采用现有技术，例如上述设备或装置的相互连接，本领域的技术人员可根据现有技术将上述设备、装置、系统连接形成整个充填系统。

当然，本发明包含并不局限于上述实施例，只要是本领域的技术人员对本发明做出的没有创造性的改进，均在本发明专利的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种煤矿膏体充填管道系统，其特征在于包括：

充填泵换向设备，包括固定支架，固定支架的上部中间部位设置有与充填泵相连接的上管口，固定支架下部中间部位并排设置有两个下管口，固定支架内设置有与固定支架紧密相接的滑动支架，滑动支架能够在固定支架内来回滑动，滑动支架内设置有两连接通道，两连接通道呈“八”字形排布，每个连接通道上端口与下端口的水平距离与上管口和下管口的水平距离相同，当其中一连接通道的上端口与固定支架的上管口密封连通时，该连接通道的下端口与相对应侧的下管口密封连通；固定支架的一侧端设置有液压缸I，液压缸I的活塞杆与伸缩支架的一侧端相连通；

带有压力检测功能的膏体充填堵管卸料闸门，包括连接在充填管路上的主管道，主管道的管壁上设置有与主管道相连通的卸料管道，卸料管道的管壁上开设有卸料口，卸料管道的端部连接有液压缸II，液压缸II的活塞杆朝向卸料管道，活塞杆的端部设置有圆形挡板，挡板的外壁与卸料管道的内壁密封接触，当活塞杆伸出时，挡板位于主管道与卸料口之间的卸料管道内，将主管道密封，当活塞杆缩回时，挡板位于卸料口与卸料管道的端部之间的卸料管道内；上述液压缸II配有控制活塞运动的液压系统I；液压系统I包括油箱，油箱通过管路与油泵连接，油泵通过管路与三位四通电磁阀的第一接口相连通，三位四通电磁阀的第二接口通过管路与液压缸II的小腔相连通，三位四通电磁阀的第三接口通过管路与液压缸II的大腔连通，在第三接口与大腔之间的管路上设置有压力传感器，三位四通电磁阀的第四接口通过管路与油箱相连通；压力传感器与单片机电连接，单片机与三位四通电磁阀电连接；

膏体充填管路伸缩装置，包括固定管口，固定管口的外表面轴向对称设置有两个液压缸III，两个液压缸III的活塞杆朝向相同；固定管口的内表面设置有伸缩管口，伸缩管口的外表面与固定管口的内表面紧密接触，伸缩管口的外端部表面径向对称设置有两个连接柱，每个连接柱与对应侧的活塞杆端部相连接；上述固定管口背向活塞杆的一端向内收缩形成一收紧口，收紧口的内径与伸缩管口的内径相同；上述收紧口的轴线、固定管口的轴线和伸缩管口的轴线重合；上述每个连接柱与活塞杆垂直连接；上述每个液压缸III的两端缸壁上开设有进回油口；

膏体充填干线管排污阀，包括阀体，阀体的上部和下部设置有与充填干线管相连通的进料口和出料口，进料口与出料口之间的阀体内部设置有能够横向移动的阀块，阀块上并排设置有充填管口和排污管口，进料口择一与充填管口和排污管口相连通；上述阀体的两侧对称设置有两个液压缸IV，液压缸IV内的活塞杆朝向同一侧，活塞杆的端部与固定在阀块端部的连接杆相连接；上述充填管口靠近连接杆设置，充填管口的上端口能够与进料口密封连接，下端口能够与出料口密封连接；上述排污管口呈直角形，排污管口的上端口能够与进料口密封连接，下端口的朝向与活塞杆的朝向相反；

膏体充填管道清洗流量调节控制装置，包括液压缸V，液压缸V体中部开设有进料口与出料口，进料口与出料口相对应，进料口和出料口两侧的缸体长度大于进料口和出料口的内径，液压缸V内设置有活塞，活塞将液压缸V隔成大腔和小腔两个腔室，活塞杆位于小腔内并穿出液压缸V端部，活塞的长度大于进料口和出料口内径的2倍，活塞的一端为活塞柱结构，另一端开设有与进料口和出料口相适配的通孔，大腔和小腔开设有液压油口，液压油口通过管路与液压系统II相连接；上述活塞上的通孔靠近小腔一侧，活塞柱位于大腔一侧；当活塞位于液压缸V的左端时，活塞上的通孔正好将进料口和出料口连通，当活塞位于液压缸V的右端时，活塞柱正好将进料口和出料口堵死；上述液压系统II包括油箱，油箱通过管路与油泵连接，油泵通过管路与三位四通电磁阀的第一接口相连通，三位四通电磁阀的第二接口通过管路与液压缸V的大腔相连通，三位四通电磁阀的第三接口通过管路与液压缸V的小腔连通，三位四通电磁阀的第四接口通过管路与油箱相连通；

上述设备和装置通过管路连接形成。

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