CN104986576B - 一种矿用气力输送的水泥发泡机及其施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿用气力输送的水泥发泡机及其施工工艺，水泥发泡机包括：水泥浆支路和发泡支路，二者通过管道在混合器汇合；所述水泥浆支路包括搅拌压力罐以及伸入罐体内腔的进水管和进气管，所述进气管利用井下气源；所述发泡支路包括产生发泡泡沫的发泡器以及连接所述发泡器入口端的进水管、进气管和发泡剂输送管，所述发泡剂输送管的另一端与发泡剂容器的输出端连接；所述搅拌压力罐在水泥搅拌完成后利用所述气源的压缩空气将水泥浆压送至混合器，所述水泥浆与持续从发泡器输送来的发泡泡沫混合，形成泡沫水泥。利用井下已有的水源和气源进行发泡以及发泡水泥的输送，减少电机的应用，整套设备只有一台电机，用于驱动搅拌轴。

Description

一种矿用气力输送的水泥发泡机及其施工工艺

技术领域

本发明涉及采矿安全领域使用的水泥发泡机，特别是涉及矿用水泥发泡机及其施工工艺。

背景技术

地面使用的水泥发泡机由泵送、发泡、搅拌、皮带机、搅拌水泵、发泡水泵6个电机驱动系统组成，虽控制系统简单，但用于井下会很复杂，需要6个防爆开关控制电机的启停，不容易操控。且电机数量越多，越容易产生安全隐患，不满足井下的防爆要求。水泥发泡机的传统输送方式采用液压系统或者机械传动系统，结构复杂，故障率高。

此外，井下作业为满足安全和施工的要求，均设有地下通风系统和地下送水系统，具有充足的气源和水源，但这些资源并未得到合理利用，造成了巨大的浪费。

传统的水泥发泡机为连续输送，所有的泡沫水泥都具有相同的容重，但是在实际施工中，即使是同一场地的不同部位所需的泡沫水泥容重也不相同，连续性输送的具有单一容重的泡沫水泥往往造成经济上的浪费，或者是安全上的隐患。

发明内容

针对上述缺陷，本发明提供一种矿用气力输送的水泥发泡机及其施工工艺。

本发明采用如下技术方案：

包括：水泥浆支路和发泡支路，二者通过管道在混合器汇合；所述水泥浆支路包括搅拌压力罐以及伸入罐体内腔的进水管和进气管，所述进气管利用井下气源，所述搅拌压力罐的顶部设有入口和入口盖，底部设有水泥浆输出管；所述发泡支路包括产生发泡泡沫的发泡器以及连接所述发泡器入口端的进水管、进气管和发泡剂输送管，所述发泡剂输送管的另一端与发泡剂容器的输出端连接；

所述搅拌压力罐在水泥搅拌完成后利用所述气源的压缩空气将水泥浆压送至混合器，所述水泥浆与持续从发泡器输送来的发泡泡沫混合，形成泡沫水泥。

所述井下气源为地下通风系统的空气压缩机。

所述混合器连接有泡沫水泥输送管道，泡沫水泥在水泥浆和泡沫的压力下沿着连接好的管道输送到指定的浇注位置。

所述搅拌轴采用全密封结构，确保在水泥浆输送的时候不会漏气泄压；所述搅拌压力罐内的电机通过带动减速机驱动搅拌压力罐内的搅拌轴搅拌，所述搅拌压力罐上设有气压表。

所述搅拌压力罐的进气管和进水管上，分别设有控制气源输送的第二球阀，和控制水源输送的第三球阀；所述压力罐的进气管上，设有用以调节流量的调节阀，和观察流量的流量计。

所述发泡器的进水管和发泡剂输送管上均设有气动隔膜泵，所述气动隔膜泵利用地下通风系统的气源实现所述气动隔膜泵的驱动；所述发泡剂和水的流量通过调节各自的所述隔膜泵的气源流量来实现。

所述发泡器的进水管和发泡剂输送管的驱动气源管道上，以及发泡器的进气管上设置有各自的调节阀和流量计，用以设定各自气量的大小和观察流量的具体数值，并共同由连接气源的第一球阀控制输送。

一种矿用气力输送的水泥发泡机的施工工艺，包括以下步骤：

步骤1：搅拌水泥浆；

1-1：启动电机防爆开关，电机驱动减速机带动搅拌轴运转，

1-2：打开第三球阀，根据所需发泡水泥的容重，向搅拌压力罐内加入相应量的水，加水完毕后关闭，

1-3：打开入口盖，根据所需发泡水泥的容重，把所需重量的水泥倒进搅拌压力罐，

1-4：水泥浆搅拌均匀后盖好入口盖；

步骤2：打开第一球阀，将发泡剂溶液、水和气体在发泡器中混合，制作发泡泡沫，所述发泡泡沫连续进入混合器；

步骤3：紧接着步骤2，打开第二球阀，将搅拌压力罐中的水泥浆压入混合器，制作泡沫水泥，所述泡沫水泥通过泡沫水泥输送管道输送到指定浇注地点，待压力罐内水泥浆输送完毕时马上关闭第一球阀；

步骤4：泡沫水泥输送结束，关闭第二球阀；

步骤5：打开入口盖，重复上面的程序，制作所需不同容重的泡沫水泥。

其中，步骤3中，观察各个流量计的数值，调节相应的调节阀，调整混合器中的发泡剂溶液、水和气的比例，以使发泡泡沫达到理想状态。

步骤4中，检测搅拌压力罐中的气压低于某阈值时，管道内泡沫水泥输送结束，关闭第二球阀。

本发明的有益效果是：

利用井下已有的水源和气源进行发泡以及发泡水泥的输送，减少电机的应用，整套设备只有一台电机，用于驱动搅拌轴。

水泥浆的配制是间歇性的，每一个循环输送一次，每一个循环都可以输送不同容重的泡沫水泥。其优点是：每一个工作循环的水和水泥都是定量加入的，而且水泥浆可以得到充分搅拌而均匀，泡沫水泥的容重可以得到精确的控制。更加适用于对泡沫水泥容重要求准确而充填量小的场合。因此水灰比容易得到精确的控制。

通过球阀和流量计可以精确控制水、气、发泡剂的流量，更利于控制发泡泡沫达到理想状态。

搅拌压力罐的输送方式充分利用了井下的水、气资源，省却了原有复杂的液压系统或者机械传动系统，显著的降低了生产成本，更符合绿色节能环保的理念。

泡沫水泥在水泥浆和泡沫的压力下沿着连接好的管道输送到指定的浇注位置，使施工更加便捷，泡沫水泥的质量更易得到保证。

搅拌轴采用双密封结构，确保在输送的时候不会漏气泄压。

发泡系统所需水与发泡剂均采用气动隔膜泵输出，发泡剂隔膜泵和水源隔膜泵都采用井下气源驱动，水与发泡剂的流量通过调节气动隔膜泵的流量来实现，调节球阀开口的大小可以实现气动隔膜泵流量的无级调节。

发泡器输气管的气量的大小可通过调节阀调节，从而得到所需体积的泡沫。

观察各个流量计的数值，调节相应的调节阀，可以调整混合器中的发泡剂溶液、水、气和水泥浆的比例，能够控制生产不同重度的泡沫水泥，并使泡沫水泥达到理想状态。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

1.气源，2.水源，3.入口盖，4.发泡剂容器，5.发泡器，6.搅拌压力罐，7.混合器；8.发泡剂隔膜泵，9.水源隔膜泵，10.第一球阀，11.第二球阀，12.第三球阀，13.流量计，14.泡沫水泥输送管,15.气压表。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

矿用水泥发泡机，包括：水泥浆支路和发泡支路，二者通过管道在混合器7汇合；所述水泥浆支路包括搅拌压力罐6以及伸入罐体内腔的进水管和进气管，所述进气管利用井下气源1，所述搅拌压力罐6的顶部的入口设有入口盖3，底部设有水泥浆输出管；所述发泡支路包括产生发泡泡沫的发泡器5以及连接所述发泡器入口端的进水管、进气管和发泡剂输送管，所述发泡剂输送管的另一端与发泡剂容器的输出端连接；搅拌压力罐在水泥搅拌完成后利用所述气源的压缩空气将水泥浆压送至混合器，所述水泥浆与持续从发泡器输送来的发泡泡沫混合，形成泡沫水泥。

井下气源为地下通风系统的空气压缩机。

混合器7连接有泡沫水泥输送管道，泡沫水泥在水泥浆和泡沫的压力下沿着连接好的管道输送到指定的浇注位置。

搅拌压力罐内的电机通过带动减速机驱动搅拌压力罐内的搅拌轴搅拌，所述搅拌压力罐上设有气压表15。

所述搅拌压力罐6的进气管和进水管上，分别设有控制气源输送的第二球阀11，和控制水源输送的第三球阀12；所述压力罐的进气管上，设有用以调节流量的调节阀，和观察流量的流量计13。

所述发泡器5的进水管上设有水源隔膜泵8，发泡剂输送管上均设有发泡剂隔膜泵9，水源隔膜泵8和发泡剂隔膜泵9都是气动隔膜泵。所述气动隔膜泵利用地下通风系统的气源1实现所述气动隔膜泵的驱动；所述发泡剂和水的流量通过调节各自的所述隔膜泵的气源1的流量来实现。

所述发泡器5的进水管和发泡剂输送管的驱动气源管道上，以及发泡器的进气管上设置有各自的调节阀和流量计13，用以设定各自气量的大小和观察流量的具体数值，并共同由连接气源的第一球阀10控制输送。

矿用水泥发泡机的施工工艺的步骤为：

1.启动电机防爆开关，电机驱动减速机带动搅拌轴运转；

2.打开第三球阀12，向搅拌压力罐6中加入定量的水后关闭；

3.打开入口盖3，把需要重量的水泥倒进搅拌压力罐6；

4.水泥浆搅拌均匀后盖好入口盖3；

5.打开发泡系统第一球阀10，气动驱动的发泡剂隔膜泵8和水源隔膜泵9开始工作，分别从发泡剂容器4和井下水源2吸入发泡剂和水并输出到发泡器5，在井下气源1压力的吹送下，经过发泡器5后产生泡沫，泡沫连续进入混合器7；

6.紧接着打开第二球阀11，井下气源1的压力进入搅拌压力罐6，水泥浆在气压的作用下从底部出口输出到混合器7；从发泡器5来的泡沫和搅拌压力罐6输出的水泥浆在混合器7内混合后形成泡沫水泥，并通过泡沫水泥输送管14输送到指定浇注地点。待搅拌压力罐6内水泥浆输送完毕时马上关闭第一球阀10；

7.观察压力罐气压表15降到0时，说明泡沫水泥输送管14内泡沫水泥输送结束，关闭第二球阀12。

8.打开入口盖；

重复上面的程序。

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 (2)

1.一种矿用气力输送的水泥发泡机，其特征在于，包括：水泥浆支路和发泡支路，二者通过管道在混合器汇合；所述水泥浆支路包括搅拌压力罐以及伸入罐体内腔的进水管和进气管，所述进气管利用井下气源，所述井下气源为地下通风系统的空气压缩机；所述搅拌压力罐的顶部设有入口和入口盖，底部设有水泥浆输出管，且内部设有电机和搅拌轴，电机与搅拌轴连接；所述发泡支路包括产生发泡泡沫的发泡器以及连接所述发泡器入口端的进水管、进气管和发泡剂输送管，所述发泡剂输送管的一端与发泡剂容器的输出端连接；

所述搅拌压力罐在水泥搅拌完成后利用所述井下气源的压缩空气将水泥浆压送至混合器，所述水泥浆与持续从发泡器输送来的发泡泡沫混合，形成泡沫水泥；

所述发泡器的进水管和发泡剂输送管上均设有气动隔膜泵，所述气动隔膜泵利用地下通风系统的气源实现所述气动隔膜泵的驱动；所述发泡剂和水的流量通过调节各自的所述气动隔膜泵的气源流量来实现；

所述发泡器的进水管和发泡剂输送管的驱动气源管道上，和所述发泡器的进气管上设置有各自的调节阀和流量计，用以设定各自气量的大小和观察流量的具体数值，并共同由连接气源的第一球阀控制输送；

所述混合器连接有泡沫水泥输送管道，泡沫水泥在水泥浆和泡沫的压力下沿着连接好的管道输送到指定的浇注位置；

所述搅拌轴采用全密封结构，确保在水泥浆输送的时候不会漏气泄压；所述搅拌压力罐内的电机通过带动减速机驱动搅拌压力罐内的搅拌轴，所述搅拌压力罐上设有气压表；

所述搅拌压力罐的进气管和进水管上，分别设有控制气源输送的第二球阀，和控制水源输送的第三球阀；所述搅拌压力罐的进气管上，另设有用以调节流量的调节阀，和观察流量的流量计。

2.如权利要求1所述的一种矿用气力输送的水泥发泡机的施工工艺，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：搅拌水泥浆，根据所需发泡水泥的容重，加入相应的水量和水泥量；

步骤2：将发泡剂溶液、水和来自地下通风系统的空气压缩机的气体在发泡

器中混合，制作发泡泡沫，所述发泡泡沫连续进入混合器；

步骤3：将搅拌压力罐中的水泥浆压入混合器，制作泡沫水泥，所述泡沫水泥通过泡沫水泥输送管道输送到指定浇注地点，直至搅拌压力罐内水泥浆输送完毕；

步骤4：重复上面的程序，制作所需不同容重的泡沫水泥；

步骤3中，观察各流量计并调节相应调节阀，调整混合器中的发泡剂溶液、水和气的比例，以使发泡泡沫达到理想状态；步骤4中，检测搅拌压力罐中的气压低于某阈值时，管道内泡沫水泥输送结束，关闭第二球阀。