CN104874306B - 注浆材料被动螺旋均化及降尘装置及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种注浆材料被动螺旋均化及降尘装置及工艺，智能流量控制阀在线控制注浆材料配比，采用注浆材料自重及风力作为注浆材料均化动力来源，注浆材料经被动螺旋均化器均匀混合后，由风力运送注浆材料进入搅拌池，含尘气体经强旋风分离器、静电式再分离器综合分离气体中的粉尘颗粒，分离后的清洁空气经出风口排入大气，分离出的粉尘汇集至强旋风分离器底部存储区，调节闭合控制器最终汇入搅拌池，搅拌池内注入设计要求水量，充分搅动后泵送注入所需工程。在线控制注浆材料配比，使用材料自重及风力代替传统螺旋搅拌式均化方式，同时采用分离装置分离含尘气体，分离出粉尘汇入搅拌池，实现高精确性的材料配比。

Description

注浆材料被动螺旋均化及降尘装置及工艺

技术领域

本发明涉及岩土与矿山工程注浆材料均化及降尘设施技术领域，尤其是一种被动螺旋均化及分离器降尘装置及工艺。

背景技术

在岩土、隧道、水利、矿山开采过程中，注浆技术是兼顾围岩加固及防治水作用的有效技术手段。注浆技术是利用液压、气压、电化学原理等其他方法，通过注浆钻孔或置入其中的注浆装置，把浆液注入地层中，浆液以填充、渗透、挤密和劈裂等方式，赶走岩土颗粒间或岩石裂隙中的水分和空气后占据其空间位置，经人工控制一定时间，浆液将原来松散的土类或裂隙胶结成一个整体，从而达到充填裂隙与空隙、消除或减轻水文地质灾害、改善工程条件的目的。注浆的主要目的主要分为两部分：（1）将不符合工程要求的岩土改良为高品质的符合工程要求的岩土；（2）预防或者治理水文地质灾害。一般来说注浆主要通过胶结作用、充填作用、压实作用及骨架作用等途径改良原位土。

注浆材料可分为颗粒浆液、化学浆液和精细矿物浆液。目前应用的颗粒性注浆材料主要有单液水泥浆、粘土水泥浆、水泥-水玻璃浆，与单液水泥浆相比，粘土水泥浆具有显著的经济优势；化学浆液近似真溶液，具有一些独特性能，如浆液粘度低，可注性好，凝胶时间可准确控制等，但化学浆液价格比较昂贵，且往往有毒性和污染环境的问题，所以一般用于处理细小裂隙和粉细砂层等颗粒浆液无法注入的地层。精细矿物浆材是当代新发展起来的一类注浆材料。在组分设计上更注重基于不同的天然矿物、人造矿物和特种功能材料的组合，实现浆液性能、固结性能、长期耐久性等方面关键性能的突破。

现有注浆材料均化工艺较为简单，多采用传统螺旋搅拌工艺，主要存在如下缺点：（1）注浆材料配比没有实现精确化控制，影响注浆材料性能；（2）注浆材料没有实现充分均化，严重影响注浆浆液和易性及凝固强度等性能；（3）现有注浆材料均化工艺粉尘污染严重，危害工人身体健康，造成环境污染；（4）人为控制注浆材料均化流程，增加工人劳动强度。

随着注浆技术的发展，注浆材料呈现多元化趋势，新型注浆材料及添加剂不断加入，对注浆材料均化程度要求不断提高，针对注浆材料均为粉尘状特性，传统砂浆均化设备不能完全满足均化要求，拟发明一种适用于粉尘状注浆材料均化及降尘工艺。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有注浆材料均化及降尘工艺存在的各种缺点，公开了一种操作简单方便，能自动控制注浆材料配比、实现注浆材料充分均化、降低粉尘排放、实现在线操作的新型均化及降尘工艺。

本发明具体方案如下:

新型注浆材料被动螺旋均化及降尘装置，包括储存罐，所述的储存罐底部与密封的材料中转容器连通，所述的材料中转容器内部与风机出风口连通，所述的材料中转容器底部与被动螺旋均化器连通，被动螺旋均化器的出口连通搅拌池，所述的搅拌池的侧壁连接强旋风分离器、静电式再循环器，所述的强旋风分离器、静电式再循环器串联在一起，且静电式再循环器通过一个回流管路与强旋风分离器底部的储存区相连通。

所述的储存罐底部与密封的材料中转容器之间安装有一个智能流量控制阀。

所述的材料中转容器底部与被动螺旋均化器连通的接口安装有一个智能闭合开关。

待含尘气体全部分离后，所述的智能闭合开关打开智能闭合控制器，将落入超强旋风分离器内全部粉尘放入注浆材料搅拌池。

所述的强旋风分离器与搅拌池侧壁的连接管路上设有一个闭合控制器。

所述的强旋风分离器、静电式再循环器与一个出风口连通。

在所述的搅拌池底部安装有螺旋搅拌器，电机给螺旋搅拌器提供动力。

所述的储存罐包括3个，每个储存罐的下方均安装一个智能流量控制阀。

新型注浆材料被动螺旋均化及降尘工艺，如下：

步骤1智能控制注浆材料配比

注浆材料按类分别放入3个储存罐中，下方连接智能流量控制阀，按照注浆要求将最佳材料配比输入计算机中，通过在线控制流量控制阀调节进入密封的材料中转容器内不同材料质量比，待不同种类注浆材料达到质量要求时通过计算机控制关闭流量控制阀；

步骤2注浆材料经由被动螺旋均化器均化

由注浆材料自重及风机提供风力作为注浆材料均化动力来源，由闭合控制器调节控制均化速度，注浆材料在自重与风力共同作用下经智能闭合控制开关进入被动螺旋均化器，注浆材料在被动螺旋均化器内螺旋下降的过程中得到充分混合均化，最终在风力作用下进入螺旋搅拌池；

步骤3含尘气体综合降尘

含尘气体沿轴向进入强旋风分离器，气体受导向叶片的导流作用而产生强烈旋转，气流沿筒体呈螺旋形向下进入旋风筒体，密度大的粉尘颗粒在离心力作用下被甩向器壁，并在重力作用下，沿筒壁下落流出旋风管排尘口至强旋风分离器底部储存区；旋转的气流在筒体内收缩向中心流动，向上形成二次涡流经导气管流至静电式再分离器，旋转气流经静电式再分离器将剩余粉尘颗粒分离至回流导管，粉尘由气流带入强旋风分离器底部储存区；最后，打开智能闭合控制器，将储存区内粉尘放入搅拌池，实现注浆材料均化过程中综合降尘目的；

步骤4 注浆材料均匀搅拌过程

根据材料配比设计要求，注入搅拌池内设计水量，开动电机，转动螺旋搅拌器，按照设计要求充分搅动后引流至注浆泵，实现安全高效注浆工作。

本发明的有益效果如下:

1、注浆材料通过智能流量控制阀调节材料配比，替换了人工控制调节注浆材料配比工序，简化了操作流程，降低了工人劳动强度；

2、注浆材料在自重及风力作用下通过被动螺旋达到充分均化目的，较常规螺旋搅拌式均化工艺均化程度更高，耗时更少，耗能更低，达到注浆材料充分均化要求；

3、含尘气体通过强旋风分离器及静电式再分离器，清洁空气通过出风口进入大气，实现绿色工艺要求，同时分离出的粉尘进入搅拌池，满足高精确性材料配比要求；

4、注浆材料配比、均化及降尘工艺全程使用智能化在线控制，实现安全、高效、高精确性生产。

附图说明

图1为新型注浆材料被动螺旋均化及降尘工艺流程图；

图2为密闭材料中转容器连接储存罐及风机俯视图；

图3为分离含尘气体内粉尘颗粒系统示意图；

图4为注浆材料搅拌池俯视图；

图中:1为注浆材料储存罐；2为智能流量控制阀；3为风机；4为密封的材料中转容器；5为智能闭合控制开关；6为被动螺旋均化器；7为注浆材料搅拌池；8为螺旋搅拌器；9为电机；10为超强旋风分离器；11为智能闭合控制器；12为静电式再分离器；13为回流导管；14为出风口，15为连接接口I；16为连接接口II；17为连接接口III；18为连接接口IV；19连接接口V。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

如图1-4所示，新型注浆材料被动螺旋均化及降尘装置，包括3个注浆材料储存罐1，所述的注浆材料储存罐1底部与密封的材料中转容器4连通，所述的材料中转容器内部与3个风机3出风口连通，所述的材料中转容器底部与被动螺旋均化器6连通，注浆材料在自重及风力作用下通过被动螺旋均化器，起到均化注浆材料作用；被动螺旋均化器的出口连通注浆材料搅拌池7，所述的注浆材料搅拌池7的侧壁连接强旋风分离器、静电式再循环器，且强旋风分离器、静电式再循环器与一个出风口连通；储存罐底部与密封的材料中转容器之间安装有一个智能流量控制阀2，安装在材料储存罐1下方控制材料配比。材料中转容器底部与被动螺旋均化器连通的接口安装有一个智能闭合开关5，控制材料中转容器内注浆材料往下流量。强旋风分离器与搅拌池侧壁的连接管路上设有一个智能闭合控制器11。强旋风分离器、静电式再循环器串联在一起，且静电式再循环器通过一个回流管路与强旋风分离器底部的储存区相连通。

螺旋搅拌器8，安放在注浆材料搅拌池7底部，电机9，给螺旋搅拌器8提供动力；

超强旋风分离器10，含尘气体经由超强旋风分离器10由于旋转气体离心作用使得大部分粉尘落入其底部储存区；

智能闭合控制器11，待含尘气体全部分离后打开智能闭合控制器11将落入超强旋风分离器10内全部粉尘放入注浆材料搅拌池7；

静电式再分离器12，将经由超强旋风分离器10的含微量粉尘的气体进一步净化；

回流导管13，将静电式再分离器12分离出的粉尘回流至10底部储存区；

出风口14，将经由超强旋风分离器10与静电式再分离器12分离出的清洁空气排入大气。

连接接口I 15为密封的材料中转容器4与智能闭合控制开关5连接接口，连接点位于密封的材料中转容器4下方；

连接接口II16为物料一与密封的材料中转容器4连接接口，连接点位于密封的材料中转容器4上方。

连接接口III17为物料二与密封的材料中转容器4连接接口，连接点位于密封的材料中转容器4上方。

连接接口IV18为物料三与密封的材料中转容器4连接接口，连接点位于密封的材料中转容器4上方；

连接接口V 19为风机3与密封的材料中转容器4连接接口，连接点位于密封的材料中转容器4侧面。

本发明采用智能流量控制阀控制注浆材料配比，按一定配比将注浆材料放入被动螺旋均化器上部密封的材料中转容器，材料中转容器内由注浆材料自身重力及风机提供风力作为均化动力来源，注浆材料在自重及风力作用下通过被动螺旋达到充分均化目的，均化后注浆材料进入搅拌池，含尘气体通过强旋风分离器、静电式再循环器将粉尘分离，分离后的清洁空气通过出风口进入大气；分离出粉尘进入搅拌池，最终实现注浆材料高精确性配比及充分均化目的，具体过程如下：

（一）智能控制注浆材料配比过程

如图1所示，注浆材料按类分别放入3个储存罐中，下方连接智能流量控制阀2，按照注浆要求将最佳材料配比输入计算机中，通过在线控制流量控制阀2调节进入密封的材料中转容器4内不同材料质量比，待不同种类注浆材料达到质量要求时通过计算机控制关闭流量控制阀2。

（二）注浆材料经由被动螺旋均化器均化过程

如图2所示，连接接口V 19为风机3与密封的材料中转容器4连接接口，共3个连接口均匀布设在密封的材料中转容器4侧面，由注浆材料自重及风机3提供风力作为注浆材料均化动力来源，由闭合控制器5调节控制均化速度，注浆材料在自重与风力共同作用下经智能闭合控制开关5进入被动螺旋均化器6，注浆材料在被动螺旋均化器6内螺旋下降的过程中得到充分混合均化，最终在风力作用下进入螺旋搅拌池7，注浆材料在落入螺旋搅拌池7的过程中进一步得到均化，保证了注浆材料充分均化的工艺要求。

（三）含尘气体综合降尘过程

如图3所示，含尘气体沿轴向进入强旋风分离器10，气体受导向叶片的导流作用而产生强烈旋转，气流沿筒体呈螺旋形向下进入旋风筒体，密度大的粉尘颗粒在离心力作用下被甩向器壁，并在重力作用下，沿筒壁下落流出旋风管排尘口至强旋风分离器10底部储存区。旋转的气流在筒体内收缩向中心流动，向上形成二次涡流经导气管流至静电式再分离器12，旋转气流经静电式再分离器12将剩余粉尘颗粒分离至回流导管13，粉尘由气流带入强旋风分离器10底部储存区。最后，打开智能闭合控制器11，将储存区内粉尘放入搅拌池7，实现注浆材料均化过程中综合降尘目的。

（四）注浆材料均匀搅拌过程

根据材料配比设计要求，注入搅拌池7内设计水量，开动电机9，转动螺旋搅拌器8，如图4所示为搅拌池俯视图，按照设计要求充分搅动后引流至注浆泵，实现安全高效注浆工作。

上述各项新型注浆材料被动螺旋均化及降尘工艺性能通过工艺检测表明完全能够达到设计要求。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (6)

1.注浆材料被动螺旋均化及降尘装置，其特征在于：包括储存罐，所述的储存罐底部与密封的材料中转容器连通，所述的储存罐底部与密封的材料中转容器之间安装有一个智能流量控制阀，所述的材料中转容器内部与风机出风口连通，所述的材料中转容器底部与被动螺旋均化器连通，所述的材料中转容器底部与被动螺旋均化器连通的接口安装有一个智能闭合开关，被动螺旋均化器的出口连通搅拌池，所述的搅拌池的侧壁连接强旋风分离器、静电式再循环器，所述的强旋风分离器、静电式再循环器串联在一起，且静电式再循环器通过一个回流管路与强旋风分离器底部的储存区相连通，所述的强旋风分离器与搅拌池侧壁的连接管路上设有一个智能闭合控制器。

2.如权利要求1所述的注浆材料被动螺旋均化及降尘装置，其特征在于：待含尘气体全部分离后，打开智能闭合控制器，将落入强旋风分离器内的全部粉尘放入注浆材料搅拌池。

3.如权利要求1所述的注浆材料被动螺旋均化及降尘装置，其特征在于：所述的强旋风分离器、静电式再循环器与一个出风口连通。

4.如权利要求1所述的注浆材料被动螺旋均化及降尘装置，其特征在于：在所述的搅拌池底部安装有螺旋搅拌器，电机给螺旋搅拌器提供动力。

5.如权利要求1所述的注浆材料被动螺旋均化及降尘装置，其特征在于：所述的储存罐包括3个，每个储存罐的下方均安装一个智能流量控制阀。

6.采用权利要求1所述的装置对注浆材料进行螺旋均化及降尘的工艺，其特征在于，如下：

步骤1智能控制注浆材料配比

注浆材料按类分别放入3个储存罐中，下方连接智能流量控制阀，按照注浆要求将最佳材料配比输入计算机中，通过在线控制流量控制阀调节进入密封的材料中转容器内不同材料质量比，待不同种类注浆材料达到质量要求时通过计算机控制关闭流量控制阀；

步骤2注浆材料经由被动螺旋均化器均化

由注浆材料自重及风机提供风力作为注浆材料均化动力来源，由闭合控制器调节控制均化速度，注浆材料在自重与风力共同作用下经智能闭合控制开关进入被动螺旋均化器，注浆材料在被动螺旋均化器内螺旋下降的过程中得到充分混合均化，最终在风力作用下进入螺旋搅拌池；

步骤3含尘气体综合降尘

含尘气体沿轴向进入强旋风分离器，气体受导向叶片的导流作用而产生强烈旋转，气流沿筒体呈螺旋形向下进入旋风筒体，密度大的粉尘颗粒在离心力作用下被甩向器壁，并在重力作用下，沿筒壁下落流出旋风管排尘口至强旋风分离器底部储存区；旋转的气流在筒体内收缩向中心流动，向上形成二次涡流经导气管流至静电式再分离器，旋转气流经静电式再分离器将剩余粉尘颗粒分离至回流导管，粉尘由气流带入强旋风分离器底部储存区；最后，打开智能闭合控制器，将储存区内粉尘放入搅拌池，实现注浆材料均化过程中综合降尘目的；

步骤4 注浆材料均匀搅拌过程

根据材料配比设计要求，注入搅拌池内设计水量，开动电机，转动螺旋搅拌器，按照设计要求充分搅动后引流至注浆泵，实现安全高效注浆工作。