CN104633132A - 开采器填充阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了开采器填充阀，包括：填充阀体、阀芯；填充阀体包括：阀芯孔、填充孔及填充腔；填充腔设置于阀芯孔的底端，填充孔与填充腔连通；阀芯与阀芯孔相应，与阀芯孔活动连接，阀芯沿阀芯孔轴向运动，使阀芯的密封端与填充腔形成连通或封闭。从而解决了二氧化碳开采器在爆破过程中不以密封，易泄露的问题。从而提高了二氧化碳开采的安全性及可靠性。

Description

开采器填充阀

技术领域

本发明涉及矿石勘探及开采领域，特别涉及开采器填充阀。

背景技术

煤矿在开采中，普遍采用井下爆破的开采方法。由于，传统的炸药在爆破过程中产生大量的高温和火焰，因此，给煤矿开采带来了安全隐患，尤其是在高瓦斯和突出矿井中进行爆燃时，煤尘极有可能与瓦斯爆炸。近年来，为了提高煤矿开采的安全性，二氧化碳气体开采应运而生。二氧化碳气体开采是以二氧化碳气体为爆炸源，二氧化碳开采器为主要的实施器件进行的气体开采方式。其中，二氧化碳开采器包括高强度充装液态二氧化碳金属管、加热器、定压泄能装置等部分。在进行开采过程中，将二氧化碳开采器的一端放置于煤体钻孔内，通过发爆器激活加热器，加热内部的液态二氧化碳成为气体，使体积扩大600倍、压力达到百兆帕的二氧化碳气体瞬间释放，从而达到了爆破落煤的要求。因此，需要事先将液态二氧化碳填充到二氧化碳开采器中，并二氧化碳开采器进行二氧化碳充填后，需要保证8MPa左右的液态二氧化碳的可靠密封；发爆器点火后，二氧化碳开采器管体内瞬间压力达到百兆帕级，温度可达400度以上。因此现有的充填阀无法在高压、高温条件下扔具备较好的密封性，从而限制了二氧化碳开采器的实施使用。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供了开采器填充阀，该填充阀采用面密封结构，在液态二氧化碳填充入二氧化碳开采器的过程中，及填充后的爆炸过程中，在高压、高温条件下均可保证较好的密封效果。从而解决了上述现有技术中，液态二氧化碳在充填及爆破过程中易泄露的问题。

本发明一实施方式中提供了开采器填充阀，其中，包括：填充阀体、阀芯；所述填充阀体中包括：阀芯孔、填充孔及填充腔；所述阀芯孔同轴开设于所述填充阀体的一端；所述填充孔沿所述阀芯孔的径向开设，与所述阀芯孔连通；所述填充腔设置于所述阀芯孔的底端；所述阀芯与所述阀芯孔相应，与所述阀芯孔活动连接，所述阀芯沿所述阀芯孔轴向运动，使所述阀芯的密封端与所述填充腔形成连通或封闭。

在一些实施方式中，所述填充腔的进气口为环形凸起形状。

在一些实施方式中，所述阀芯的旋入端还包括，密封环；所述阀芯孔中包括与所述密封环相应的密封孔。

在一些实施方式中，还包括：密封圈，所述密封环上还包括：密封圈槽，所述密封圈装配于所述密封圈槽中。

在一些实施方式中，所述阀芯的密封端包括：密封孔及密封垫，所述密封垫与所述密封孔相应，装配于所述密封孔中。

在一些实施方式中，所述密封垫为，维氏硬度值在55～85HV的铜合金或铝合金材料。

在一些实施方式中，所述阀芯的密封端包括：同心密封圈槽及与其匹配的同心密封圈，所述同心密封圈槽的间距与所述的环形凸起的宽度相应，当所述阀芯的密封端与所述填充腔的进气口形成封闭时，使所述同心密封圈挤压于所述环形凸起的两侧。

在一些实施方式中，所述阀芯的密封端包括：弹性密封孔、弹簧及密封浮垫，所述弹簧及所述密封浮垫外径与所述弹性密封孔的相应，所述密封浮垫通过所述弹簧装配于所述弹性密封孔内部。

在一些实施方式中，所述阀芯与所述阀芯孔为螺纹连接。

在一些实施方式中，还包括：限位螺母，所述限位螺母与所述阀芯的旋入端活动连接，使所述旋入端与所述填充阀体固定连接。

与现有技术相比，根据本发明具有以下优点：本发明中的开采器填充阀，通过面密封方式，使液态二氧化碳在填充剂爆破过程中，都可爆炸有效密封。因此有效解决了，二氧化碳开采器在实施碳爆破过程中，液态二氧化碳易泄露的问题。从而提高了二氧化碳开采的安全性及可靠性。

附图说明

图1为本发明的填充阀在一种实施方式中的初始状态结构示意图；

图2为本发明的填充阀在一种实施方式中的工作状态结构示意图；

图3为本发明的填充阀在一种实施方式中，一种填充腔密封方式的示意图；

图4为本发明的填充阀在一种实施方式中，另一种填充腔密封方式的局部示意图；

图5为本发明的填充阀在另一种实施方式中的初始状态结构示意图；

图6为本发明的填充阀在一种实施方式中的一种阀芯的密封端的结构示意图；

图7为本发明的填充阀在一种实施方式中的包括限位螺母的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，图1～图7所示对发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的开采器填充阀在一种实施方式中的初始状态结构示意图。填充阀体10的一端，沿轴向开设阀芯孔11，在阀芯孔11的底部同轴开设填充腔12，填充孔13（即填充液态二氧化碳的填充输进气口）沿填充阀体10的轴向开设，与阀芯孔11及填充腔12连通。在阀芯孔11的中部为内螺纹孔（上下部分均无螺纹）。阀芯20外圆上开设有与该内螺纹孔相应的外螺纹，因此，阀芯20可与阀芯孔11形成螺纹连接，连接于阀芯孔11中，并可沿阀芯孔11的轴向移动。当阀芯20与阀芯孔11螺纹连接，位于图1中所示位置时，阀芯20的密封端21位于阀芯孔11的下部11a区域中，填充孔13与填充腔12连通，即密封端21对填充腔12的进气不形成密封。当阀芯20与阀芯孔11螺纹连接，位于图2中所示位置时，阀芯20的密封端21与填充腔12的进气口12a形成密封，阻断了填充孔13与填充腔12连通。需要说明的是，上述填充阀体10即可单独设立，在使用时与二氧化碳开采器的容纳腔连通，同时，也可与二氧化碳开采器加工为一体化结构，同时使二氧化碳开采器的结构更为紧凑，使用更为方便。

本发明开采器填充阀的工作过程。将开采器填充阀的阀芯20，旋转至图1中所示位置，将填充孔13与液体二氧化碳供给装置相连，由于填充孔13与填充腔12连通，因此液体二氧化碳被注入填充腔12中。填充腔12与二氧化碳开采器的容纳腔连通，从而实现了二氧化碳开采器的液体二氧化碳填充。当填充满后，向填充阀体10内部旋转阀芯20，旋转至图2中所示位置，阀芯20的密封端21与填充腔12的进气口12a形成密封,关闭液体二氧化碳供给装置，填充液体二氧化碳作业完成。在爆破过程中，二氧化碳开采器中液体二氧化碳爆燃，阀芯20的密封端21，始终与填充腔12的进气口12a保持密封，因此，本发明开采器填充阀可有效保障二氧化碳开采器中，液体二氧化碳的正常使用。

为使本发明开采器填充阀可工作在高压、高温的环境中，加强填充腔12与填充孔13之间的密封效果，因此，一方面，填充腔12进气口12a可采用环形凸起形状。另一方面，还可对阀芯20的密封端21的结构给予改进，因此，如图3所示，在本发明的一种实施方式中，对阀芯20密封端21的端面，同轴开设密封孔21a，在密封孔21a中装配软金属材质密封垫21b,密封垫21b的直径与密封孔21a的内径相应，高度可大于密封孔21a深度（图示结构），也可等于或略小于密封孔21a深度。软金属材质可优选，维氏硬度值在55～85HV的铜合金或铝合金材料。因此，当密封端21中的密封垫21b与环形凸起进气口12a之间，产生一定施加力时，密封垫21b,将产生变形（在密封垫21b上产生环状压痕），与进气口12a之间形成弧面密封。因此获得了更好的密封效果。

同时，如图4所示，在本发明的另一种实施方式中，还提供了另一种填充腔12与填充孔13之间的密封形式。在阀芯20的密封端21上，开设同心密封圈槽21c、21d，并在该同心密封圈槽21c、21d中装配有相应的“O”型密封圈，其同心密封圈槽21c、21d的位置与环形凸起的位置相应，同心密封圈槽21c、21d之间的间距与环形凸起（填充腔12的进气口12a处的环形凸起）的宽度相应，其宽度要保证，当阀芯20的密封端21与填充腔12的进气口12a形成封闭时，使同心密封圈21c、21d，分别挤压于环形凸起的两侧（如图中虚线所表示内容）。需要说明的是，为保证密封效果，上述密封圈还可以采用软金属合金材料，或可与同心密封圈槽21c、21d一体成型。从而在进气口12a内外两侧形成多面密封，从而进一步提高了密封效果。同时需要指出的是，在一些对密封效果要求不高的场合下，阀芯20的密封端21也可采用锥形，其优势在于，密封面可根据进气口12a的实际加工情况确定，结构的实施更为灵活。

考虑到液体二氧化碳为气液态混合物质，因此为使液体二氧化碳在填充过程中，不易从填充阀体10与阀芯20的螺纹连接处泄露。如图5所示，在本发明的一种实施方式中，在阀芯20的旋入端22还固定有密封环23，该密封环23可与阀芯20一体加工成型（图示结构），同时也可以分别加工后进行装配。在阀芯孔11上部11b的孔径与密封环23的的外径相应，优选为过渡配合关系。在密封环23的外圆上还开设密封圈槽23a，密封圈槽23a中装配与其相应的“O”型密封圈24。从而在液体二氧化碳注入过程中，在阀芯20于填充阀体10之间形成防泄露密封，并且不影响阀芯20在阀体10中的相对直线运动，因此，获得了更好的密封效果。

为防止二氧化碳采集器在爆炸后，内部仍有残留二氧化碳没有排出。因此，如图6所述，在本发明的一种实施方式中，阀芯20的密封端21开设有弹性密封孔25，在该弹性密封孔25的底部装配弹簧26，弹簧26的另一端与密封浮垫27固定连接。其弹簧26及密封浮垫27的外径与弹性密封孔25的孔径相应。因此，当二氧化碳采集器的爆炸完成后，向上旋转阀芯20，弹簧26逐步减少对填充腔12的进气口12a的施加力，此时若在填充腔12中仍有气体残留，并保有一定压力，弹簧26会与其逐渐与其平衡（弹簧26的压缩力设定为安全泄压力），而不会突然间向外释放处较大的压力，从而更利于人员的安全操作，提高了装置的可用性。

为使阀芯20在密封时更为稳定，不易受到填充阀体10与阀芯20之间螺纹连接的影响，因此，如图7所述，在本发明的一种实施方式中，在阀芯20的旋入端22还固定有限位螺母30，从而使旋入端22与填充阀体10固定连接。因此，在二氧化碳气体采集器爆炸过程中，不会由于震动而使阀芯20与填充腔12的进气口12a之间的密封产生松动，提高了装置整体的稳定性。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.开采器填充阀，其特征在于，包括：填充阀体、阀芯；所述填充阀体中包括：阀芯孔、填充孔及填充腔；所述阀芯孔同轴开设于所述填充阀体的一端；所述填充孔沿所述阀芯孔的径向开设，与所述阀芯孔连通；所述填充腔设置于所述阀芯孔的底端；所述阀芯与所述阀芯孔相应，与所述阀芯孔活动连接，所述阀芯沿所述阀芯孔轴向运动，使所述阀芯的密封端与所述填充腔形成连通或封闭。

2.根据权利要求1所述的开采器填充阀，其特征在于，所述填充腔的进气口为环形凸起形状。

3.根据权利要求1或2所述的开采器填充阀，其特征在于，所述阀芯的旋入端还包括，密封环；所述阀芯孔中包括与所述密封环相应的密封孔。

4.根据权利要求3所述的开采器填充阀，其特征在于，还包括：密封圈，所述密封环上还包括：密封圈槽，所述密封圈装配于所述密封圈槽中。

5.根据权利要求1所述的开采器填充阀，其特征在于，所述阀芯的密封端包括：密封孔及密封垫，所述密封垫与所述密封孔相应，装配于所述密封孔中。

6.根据权利要求5所述的开采器填充阀，其特征在于，所述密封垫为，维氏硬度值在55～85HV的铜合金或铝合金材料。

7.根据权利要2所述的开采器填充阀，其特征在于，所述阀芯的密封端包括：同心密封圈槽及与其匹配的同心密封圈，所述同心密封圈槽的间距与所述的环形凸起的宽度相应，当所述阀芯的密封端与所述填充腔的进气口形成封闭时，使所述同心密封圈挤压于所述环形凸起的两侧。

8.根据权利要求1所述的开采器填充阀，其特征在于，所述阀芯的密封端包括：弹性密封孔、弹簧及密封浮垫，所述弹簧及所述密封浮垫外径与所述弹性密封孔的相应，所述密封浮垫通过所述弹簧装配于所述弹性密封孔内部。

9.根据权利要求1所述的开采器填充阀，其特征在于，所述阀芯与所述阀芯孔为螺纹连接。

10.根据权利要求1所述的开采器填充阀，其特征在于，还包括：限位螺母，所述限位螺母与所述阀芯的旋入端活动连接，使所述旋入端与所述填充阀体固定连接。