CN111320512A - 一种井下乳化炸药的柱塞式双混合系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种井下乳化炸药的柱塞式双混合系统，包括乳胶基质泵送系统、敏化泵送系统、催化泵送系统及与它们连接的控制系统，所述乳胶基质泵送系统的出料端和催化送泵送系统的出料端分别连接到催化混合器；所述催化混合器的出料端与敏化泵送系统的出料端分别通过敏化水环装置连接到末端混合器；其可实现催化、末端敏化双混合，采用乳化基质外加酸增稠工艺，提高了乳胶基质流动性，避免基质水相内加酸影响乳胶基质量，可以提高乳胶储贮期和防震性；再使混合催化后的基质与敏化泵送系统来实现末端混合敏化，使得敏化工艺可以不受乳化基温度、环境温度及粘度影响，敏化时间可控制在20分钟以内，大大提高了井下掘进现场混装乳化炸药质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种井下乳化炸药的柱塞式双混合系统，属于地下矿山开采、民爆装备及工程机械技术领域。
背景技术
国内各大中型地下矿山开采的钻、爆、铲、运四个主要环节中，爆破环节需要现场混装乳化炸药，目前采用的井下装药器多为两套螺杆泵送系统，即乳胶乳胶基质泵送系统、敏化液泵送系统，两套系统需要配置单独的驱动装置、监测装置及定量送料系统等，采用螺杆泵送系统存在装药少，启动慢等不足，并且其需要配备定时定量给料系统及对应的监测设备等，使得送料管道上采用的电气元件较多，结构复杂，设备故障率较高，使用成本较高。另外，使用此系统进行的敏化工艺会受乳胶乳胶基质温度、环境温度、乳胶乳胶基质粘度等影响，造成井下掘进装药发泡敏化时间延长，同时为了确保乳胶敏化稳定性只能在水相内添加酸进行催化来缩短敏化时间，但水相溶液内添加酸后会大大降低乳胶乳胶基质储存期和防震性能。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种井下乳化炸药的柱塞式双混合系统，可以克服现有技术的不足。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种井下乳化炸药的柱塞式双混合系统，包括乳胶基质泵送系统、敏化泵送系统、催化泵送系统及与它们连接的控制系统，所述乳胶基质泵送系统的出料端和催化送泵送系统的出料端分别连接到催化混合器；所述催化混合器的出料端与敏化泵送系统的出料端分别通过敏化水环装置连接到末端混合器。
前述乳胶基质泵送系统为乳胶基质柱塞泵，乳胶基质柱塞泵的进料端通过乳胶进料管连接到乳胶基质箱，出料端通过乳胶输送管连接到催化混合器；所述催化泵送系统为催化柱塞泵，催化柱塞泵的进料端通过催化进料管连接到催化液箱，出料端通过催化输送管连接到催化混合器；所述敏化泵送系统为敏化柱塞泵，敏化柱塞泵的进料端通过敏化进料管连接到敏化液箱；出料端通过敏化输送管与敏化水环装置连接。
前述控制系统包括液压驱动系统及与之连接的控制柜。
前述液压驱动系统包括液压油箱，其通过液压管系依次与液压泵及液压直线马达连接，所述液压直线马达通过双连杆机构分别与乳胶基质柱塞泵、敏化柱塞泵和催化柱塞泵相连。
在前述液压管系上设有与控制柜电连接的液压比例阀。
前述双连杆机构包括与乳胶基质柱塞泵连接的主连杆、与敏化柱塞泵连接的第一支连杆，及催化柱塞泵连接的第二支连杆，三者互连构成双连杆机构；并且在它们的互连部位设有与控制柜电连接的接近开关。
前述乳胶输送管为高压液管；所述敏化进料管、催化进料管均为透明塑料管，所述敏化输送管、催化输送管均为高压金属软管，在每根高压金属软管的道上均设有水流指示器。
前述催化混合器为SX型静态混合器。
前述末端混合器包括混合器体，混合器体进料端螺纹连接有快接接头，出料端螺纹连接有喷头；所述混合器体轴线处从进料端依次设有压缩区、混合区和喷射区；所述压缩区包括锥形导流槽，其槽底开设有延通至混合区的压缩孔；所述混合区内设有SX静态混合芯。
与现有技术比较，本发明公开了一种井下乳化炸药的柱塞式双混合系统，其包括乳胶基质泵送系统、敏化泵送系统、催化泵送系统及与它们连接的控制系统，所述乳胶基质泵送系统的出料端和催化送泵送系统的出料端分别连接到催化混合器；所述催化混合器的出料端和敏化泵送系统的出料端依次与敏化水环装置、末端混合器连接；其增加了催化柱塞系统，即在乳胶乳胶基质泵送管路增设催化混合及末端敏化工艺，改变传统在乳胶基质内加酸催化的工艺，可以避免乳胶基质加酸后会大大降低其储存期和防震性能的问题，且加酸催化后，使得乳胶乳胶基质温度、环境温度、乳胶乳胶基质粘度等影响，缩短末端装药发泡敏化时间，提高炸药质量。
所述乳胶基质泵送系统为乳胶基质柱塞泵；所述催化泵送系统为催化柱塞泵，所述敏化泵送系统为敏化柱塞泵，三者通过双连杆机构与一件液压直线马达相连。采用一套液压驱动系统同步带动三套定量柱塞泵，同时采用三套定量柱塞泵分别进行乳胶基质、催化剂和敏化剂定量送料，送料管路系统上不需要增加定时定量送料装置及监测装置，使用的电气设备较少，设备故障率较低，后续使用和维护省时省力，并且营运成本低。
本发明的有益效果是：
（1）本发明通过乳胶基质泵送系统和催化泵送系统实现乳胶基质混合催化，采用乳化基质外加酸增稠工艺，提高了乳胶基质流动性，避免乳胶基质水相内加酸影响乳胶乳胶基质的存储质量，可以提高乳胶储贮期和防震性；再使混合催化后的乳胶基质与敏化泵送系统来实现末端混合敏化，使得敏化工艺可以不受乳化基温度、环境温度及粘度影响，敏化时间可控制在20分钟以内，大大提高了井下掘进现场混装乳化炸药质量。
（2）每个泵送系统均采用定量柱塞泵送，不需人工控制，通过主乳胶基质泵的联杆控制，采用一套液压驱动系统就可以达到了同步柱塞泵送的效果，结构简单，成本低廉，泵送连续性和稳定性好，生产效率较高；并且使用的电气设备较少，设备受井下环境影响小，生产成本低，经济效益好。
（3）为了便于实时监测，预防泵送管路因管路接头、阀门接口泄漏、密封问题引起泄压和吸入量不足，造成乳化炸药出现质量问题等拒爆现象。在泵送管路上安装水流指示器，操作人员可以直观查看水流指示器叶轮的转动情况，提前发现柱塞泵是否存在泄压或漏气现象，使得井下乳化炸药产品质量稳定性好。
（4）末端混合敏化采用压缩混合器，可以实现敏化液体与乳胶基质压缩融合——高速喷射——高速混合，在没有提高乳胶乳胶基质泵送压力前提下，实现了井下现场混装乳化炸药敏化效果大幅提升，提高现场混装乳化炸药产品质量及稳定性。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明的结构流程示意图。
图2为末端混合器的结构示意图。
具体实施方式
以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
如图1-图2所示，本发明公开的一种井下乳化炸药的柱塞式双混合系统，包括乳胶基质泵送系统、敏化泵送系统、催化泵送系统及与它们连接的控制系统，所述乳胶基质泵送系统的出料端和催化送泵送系统的出料端分别连接到催化混合器6；所述催化混合器6的出料端与敏化泵送系统的出料端分别通过敏化水环装置10连接到末端混合器9，最终将乳胶基质、催化液、敏化液三种原料泵送至敏化水环装置10并由末端混合器9混合喷出。
所述乳胶基质泵送系统为乳胶基质柱塞泵1，乳胶基质柱塞泵1的进料端通过乳胶进料管101连接到乳胶基质箱4，出料端通过乳胶输送管102连接到催化混合器6；所述催化泵送系统为催化柱塞泵3，催化柱塞泵3的进料端通过催化进料管301连接到催化液箱5，出料端通过催化输送管302连接到催化混合器6；所述敏化泵送系统为敏化柱塞泵2，敏化柱塞泵2的进料端通过敏化进料管201连接到敏化液箱8；出料端通过敏化输送管202与敏化水环装置10连接。
所述控制系统包括液压驱动系统及与之连接的控制柜13。所述液压驱动系统包括液压油箱14，其通过液压管系依次与液压泵11及液压直线马达12连接，所述液压直线马达12通过双连杆机构17分别与乳胶基质柱塞泵1、敏化柱塞泵2和催化柱塞泵3相连。在液压管系上设有与控制柜13电连接的液压比例阀15，通过控制柜13发送控制信息至液压比例阀15，进而控制液压直线马达12调控各柱塞泵的泵送量。
所述双连杆机构17包括与乳胶基质柱塞泵1连接的主连杆1701、与敏化柱塞泵2连接的第一支连杆1702，及催化柱塞泵3连接的第二支连杆1703，所述主连杆1701、第一支连杆1702、第二支连杆1703互连构成双连杆机构17；并且在它们的互连部位设有与控制柜13电连接的接近开关16。通过控制柜13及其电控系统控制液压直线马达12实现乳胶基质柱塞泵1上下运行，连杆的接近开关16感应乳胶基质柱塞泵1的柱塞次数计量，并通过控制柜13的PLC进行计数，利用PLC控制调整液压比例阀15的开关，实现乳胶基质柱塞泵1、敏化柱塞泵2、催化柱塞泵3联动柱塞计量装药。
所述乳胶输送管102为高压液管；所述敏化进料管201、催化进料管301均为透明塑料管，便于观察液体流动情况，所述敏化输送管202、催化输送管302均为高压金属软管，在每根高压金属软管的道上均设有水流指示器18。通过操作人员观察所述水流指示器18叶轮转动情况，可以提前发现柱塞泵是否存在泄压或漏气现象，避免未敏化的炸药装入孔内发生质量问题，确保井下乳化炸药产品质量稳定。
所述催化混合器6为SX型静态混合器。
见图2，所述末端混合器9包括混合器体901，混合器体901进料端螺纹连接有快接接头902，出料端螺纹连接有喷头903；通过所述快接接头901可实现与所述送料管道的快速拆装；通过所述喷头903可以实现高速喷射，保证敏化混合均匀；所述混合器体901轴线处从进料端依次设有压缩区9011、混合区9012和喷射区9013；所述压缩区9011包括锥形导流槽，其槽底开设有延通至混合区9012的压缩孔9014；所述混合区9012内设有SX静态混合芯；当催化后乳胶基质与敏化剂进入末端混合器9内，经锥形导流槽实现压缩混合，并经槽底的压缩孔9014实现高速喷射进入SX静态混合芯，实现高效混合，最后由喷头903实现二次高速喷射，可以提高敏化稳定性，充分使催化剂与敏化剂混合敏化，发泡速度平稳炸药密度稳定。
所述压缩区9011锥形导流槽的锥角A为75°-76°；所述压缩孔9014的孔径为ф6-ф6.5。
所述喷头903轴线处从进料端设有相衔接的锥形导流孔9031及压缩喷射孔9032；所述锥形导流孔9031锥角B为80°-82°；所述压缩喷射孔9032的孔径为ф7.5-ф8。
采用上述双混合系统进行井下乳化炸药的混合工艺为：
（1）由所述控制柜13控制液压驱动系统带动双连杆机构17进行乳胶基质柱塞泵1、敏化柱塞泵2和催化柱塞泵3同步输送乳胶基质、敏化剂和催化剂；
其中，通过控制柜13及其电控系统控制液压直线马达12实现乳胶基质柱塞泵1上下运行，与双连杆机构17连接的接近开关16感应乳胶基质柱塞泵1的柱塞次数计量，并通过控制柜13的PLC进行计数，利用PLC控制调整液压比例阀15的开关，实现乳胶基质柱塞泵1、敏化柱塞泵2、催化柱塞泵3联动柱塞计量装药；
（2）乳胶输送管102和催化输送管302分别将乳胶基质和催化剂送至催化混合器6进行混合催化；
（3）敏化柱塞泵2将敏化剂由敏化输送管202送至敏化水环装置10，在装置内壁上形成水环，同时催化混合器6内催化后乳胶基质由催化送管道7送至敏化水环装置10，最后送入末端混合器9，实现催化后乳胶基质与敏化剂混合敏化。
（4）末端混合器9插入井下开挖孔洞内，三种原料混合喷出，实现井下现场乳化炸药制造及装药。
Claims (9)
1.一种井下乳化炸药的柱塞式双混合系统，其特征在于：包括乳胶基质泵送系统、敏化泵送系统、催化泵送系统及与它们连接的控制系统，所述乳胶基质泵送系统的出料端和催化送泵送系统的出料端分别连接到催化混合器（6）；所述催化混合器（6）的出料端与敏化泵送系统的出料端分别通过敏化水环装置（10）连接到末端混合器（9）。
2.根据权利要求1所述的井下乳化炸药的柱塞式双混合系统，其特征在于：所述乳胶基质泵送系统为乳胶基质柱塞泵（1），乳胶基质柱塞泵（1）的进料端通过乳胶进料管（101）连接到乳胶基质箱（4），出料端通过乳胶输送管（102）连接到催化混合器（6）；所述催化泵送系统为催化柱塞泵（3），催化柱塞泵（3）的进料端通过催化进料管（301）连接到催化液箱（5），出料端通过催化输送管（302）连接到催化混合器（6）；所述敏化泵送系统为敏化柱塞泵（2），敏化柱塞泵（2）的进料端通过敏化进料管（201）连接到敏化液箱（8）；出料端通过敏化输送管（202）与敏化水环装置（10）连接。
3.根据权利要求1或2所述的井下乳化炸药的柱塞式双混合系统，其特征在于：所述控制系统包括液压驱动系统及与之连接的控制柜（13）。
4.根据权利要求3所述的井下乳化炸药的柱塞式双混合系统，其特征在于：所述液压驱动系统包括液压油箱（14），其通过液压管系依次与液压泵（11）及液压直线马达（12）连接，所述液压直线马达（12）通过双连杆机构（17）分别与乳胶基质柱塞泵（1）、敏化柱塞泵（2）和催化柱塞泵（3）相连。
5.根据权利要求4所述的井下乳化炸药的柱塞式双混合系统，其特征在于：在所述液压管系上设有与控制柜（13）电连接的液压比例阀（15）。
6.根据权利要求5所述的井下乳化炸药的柱塞式双混合系统，其特征在于：所述双连杆机构（17）包括与乳胶基质柱塞泵（1）连接的主连杆（1701）、与敏化柱塞泵（2）连接的第一支连杆（1702），及催化柱塞泵（3）连接的第二支连杆（1703），三者互连构成双连杆机构（17）；并且在它们的互连部位设有与控制柜（13）电连接的接近开关（16）。
7.根据权利要求2所述的井下乳化炸药的柱塞式双混合系统，其特征在于：所述乳胶输送管（102）为高压液管；所述敏化进料管（201）、催化进料管（301）均为透明塑料管，所述敏化输送管（202）、催化输送管（302）均为高压金属软管，在每根高压金属软管的道上均设有水流指示器（18）。
8.根据权利要求2所述的井下乳化炸药的柱塞式双混合系统，其特征在于：所述催化混合器（6）为SX型静态混合器。
9.根据权利要求2所述的井下乳化炸药的柱塞式双混合系统，其特征在于：所述末端混合器（9）包括混合器体（901），混合器体（901）进料端螺纹连接有快接接头（902），出料端螺纹连接有喷头（903）；所述混合器体（901）轴线处从进料端依次设有压缩区（9011）、混合区（9012）和喷射区（9013）；所述压缩区（9011）包括锥形导流槽，其槽底开设有延通至混合区（9012）的压缩孔（9014）；所述混合区（9012）内设有SX静态混合芯。
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2020
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