CN112361909B - 一种基于高压气流的炮孔吹水装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于高压气流的炮孔吹水装置，包括内管和外管，内管和外管上端通过与管道分离器连接后整体形成夹套式管道结构；其中，管道分离器上设有分别与内管和外管一一对应的两个外接口，外管下端呈封闭状，内管在外管的下部与所述外管连通，且内管具有伸出外管下端的吸水筒。优选，内管和外管通过多个喷嘴连通，喷嘴按斜向上喷射的方向设置。本发明的有益效果是，利用内管内高压气流产生的负压将积水吸出，从而达到清除积水的目的，且无塌孔隐患，装置稳定性好，使用安全。

Description

一种基于高压气流的炮孔吹水装置

技术领域

本发明涉及矿山开采领域，特别是一种用于钻爆施工中炮孔积水处理的基于高压气流的炮孔吹水装置。

背景技术

矿山穿孔后，孔内因大气降水或地下水渗透而产生积水。为保证装药质量，需要对孔内积水进行清除处理。现有的孔内积水处理方式包括深井潜水泵抽水，和利用空压机的高压风进行吹水两种。水泵抽水，不管是电驱动还是内燃机驱动，都会给爆破作业现场带来较大风险，且水泵停机后容易回水，造成孔内积水处理不彻底。采用高压风吹水，风管容易从炮孔中冲出，风管端口受气流反冲力影响而产生向外拔出的抖动，危险性较高，且高压风带动水流冲刷孔壁易造成塌孔。为此，需要进行改进。

发明内容

本发明的目的就是针对现有高压气流清除炮孔积水存在危险性高和塌孔隐患的不足，提供一种基于高压气流的炮孔吹水装置，该装置通过设置内外层管道，使高压气流由外管进入后形成180度反向，再由内管流出，以利用内管内高压气流产生的负压将积水吸出，从而达到清除积水的目的，且高压气流不与孔壁接触，无塌孔隐患；同时，由于高压气流在外管下端形成内部反向，具有向下的作用力，该作用力构成推动装置向孔底移动的推力，借助孔底可使装置保持稳定状态，装置不会发生向外拔出的抖动现象，或装置被冲出炮孔的危险状况，其安全性好。

为实现前述目的，本发明采用如下技术方案。

一种基于高压气流的炮孔吹水装置，包括内管和外管，内管和外管上端通过与管道分离器连接后整体形成夹套式管道结构；其中，管道分离器上设有分别与内管和外管一一对应的两个外接口，外管下端呈封闭状，内管在外管的下部与所述外管连通，且内管具有伸出外管下端的吸水筒。

采用前述方案的本发明，外管通过管道分离器上对应的外接接口与空压机或压缩空气管道连接，吸水筒伸入炮孔的积水中。积水清理时，压缩空气从对应的外接接口进入外管内，在外管下端反向后进入内管，并由管道分离器上与内管对应的外接接口排出。由于压缩空气流动具有高速高压特性，因此，在内管位于与外管连通口的下方管段内形成负压环境，在负压作用下吸水筒吸入炮孔内积水随高速气流排出，从而达到清理孔内积水的目的。由于高压高速空气由外管与炮孔孔壁隔离，气流不会对孔壁形成冲刷，消除塌孔隐患；同时，由于高压气流在外管下端形成内部反向，具有向下的作用力，该作用力构成推动装置向孔底移动的推力，借助孔底可使装置保持稳定状态，装置不会发生向外拔出的抖动现象，或装置被冲出炮孔的危险状况，其安全性好。

优选的，所述内管和外管通过多个喷嘴连通，喷嘴按斜向上喷射的方向设置。以利用喷嘴加快高压气体流速，加强负压效应，增强吸水效果。同时，通过斜向上喷射的设置，使喷射的反冲力形成将装置向炮孔内推送的压力，进一步确保装置稳固。

优选的，所述吸水筒的管壁上分布有多个吸水进水孔。以便在下端管口吸水的同时还能从吸水筒侧壁吸水，增大吸水截面，进而增加吸水量，提高效率，加速进水清理进程。

优选的，所述吸水筒的管内形成有单向过水结构。以便都在停止作业后，被吸入吸水筒内的积水能够滞留在筒内而不倒流到炮孔内，并随炮孔吹水装置一起提升到炮孔外，达到积水清理彻底的目的。

进一步优选的，所述单向过水结构包括均具有过水孔的第一孔板和第二孔板，第一孔板焊接在吸水筒下部，第二孔板置于第一孔板上，第二孔板能够在吸水筒内升降，且吸水筒形成有用于限制第二孔板上升高度极限位置的限位结构；第一孔板和第二孔板之间设有环形密封件，环形密封件将两个孔板上的过水孔隔离在环形密封件的内外侧。过水孔的作用是仅供水通过，而对孔底固体杂质进行阻隔，避免出现管道堵塞。在吹水作业中，第二孔板在负压作用下升高，环形密封件与第一孔板或第二孔板分离，两个孔板上的过水孔通过分离的空间连通，形成吸水通道；在停止吹水作业的不通高压空气条件下，第二孔板在重力作用下自动下落，环形密封件同时与两个孔板贴合，两个孔板上的过水孔被环形密封件隔断，从而阻断筒内积水回流路径形成单向过水功能，防止筒内积水倒流。其中，环形密封件可采用O型密封圈或Y型骨架油封等骨架类油封，其结构简单、功能可靠。

更进一步优选的，所述第一孔板和第二孔板上的过水孔分别位于所述环形密封件的外部一侧和内部一侧。第二孔板的过水孔位于环形密封件的环形区域内部，更容易防止筒内积水从第二孔板的过水孔内流出。其中，环形密封件采用轴用Y型骨架油封效果更佳。

更进一步优选的，所述吸水筒呈具有内台阶的管状结构，所述内台阶构成所述限位结构。以利用内台阶限制第二孔板的提升高度，防止第二孔板被吸出吸水筒而无法回位，确保单向功能可靠。

优选的，所述管道分离器由分离内管和分离外管组成，分离内管下端与内管的上端连接，分离内管上部向外弯曲后穿过所述分离外管管壁，分离内管的上端管口构成所述内管的外接接口；所述分离外管下端与外管的上端连接，分离外管的上端管口构成所述外管的外接接口。以形成局部的夹套式管道结构，方便与外部的空压机和排水管道连接，提高管道连接操作的方便性。

本发明的有益效果是，利用内管内高压气流产生的负压将积水吸出，从而达到清除积水的目的，且无塌孔隐患，装置稳定性好，使用安全。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

参见图1，一种基于高压气流的炮孔吹水装置，包括内管1和外管3，内管1和外管3上端通过与管道分离器2连接后整体形成夹套式管道结构；其中，管道分离器2上设有分别与内管1和外管3一一对应的两个外接口，外管3下端呈封闭状，内管1在外管3的下部与所述外管3连通，且内管1具有伸出外管3下端的吸水筒5。

其中，管道分离器2由分离内管21和分离外管22组成，分离内管21下端与内管1的上端插接连接，分离内管21上部向外弯曲后穿过所述分离外管22管壁，分离内管21的上端管口构成所述内管1的外接接口，该接口连接有排放管10；所述分离外管22下端与外管3的上端插接连接，分离外管22的上端管口构成所述外管3的外接接口，该接口连接有供气管11，供气管11用于与空压机连接；分离内管21的直管段与分离外管22之间通过横撑9固定连接，以提高结构稳定性。

另外，所述内管1和外管3通过多个喷嘴4连通，喷嘴4按斜向上喷射的方向设置；吸水筒5的管壁上分布有多个吸水进水孔5a。吸水筒5的管内形成有单向过水结构；该单向过水结构包括均具有过水孔的第一孔板7和第二孔板6，第一孔板7焊接在吸水筒5下部，第二孔板6置于第一孔板7上，第二孔板6能够在吸水筒5内升降；第一孔板7和第二孔板6之间设有环形密封件8，环形密封件8将两个孔板上的过水孔隔离在环形密封件8的内外侧。第一孔板7的过水孔7a和第二孔板6上的过水孔6a分别位于所述环形密封件8的外部一侧和内部一侧，且环形密封件8采用O性密封圈；并且吸水筒5呈具有内台阶的管状结构，该内台阶构成限位结构；吸水筒5上端的小直径管段部分与内管1下端形成插接连接，吸水筒5台阶部分的外壁与外管3内壁形成密封固定连接，吸水筒5的台阶构成外管3下端的封闭环，并使外管3下端形成封闭。

其中，环形密封件8还可采用骨架油封，包括Y型骨架油封等。本实施例中的O性密封圈也可采用轴用Y型骨架油封替代。

装置具体制作时，供气管11采用内径90mm，工作压力1.6MPa的消防水带；排放管10采用内径50mm，工作压力1.6MPa的消防水带；管道分离器2的分离内管21采用DN40，其中，外径50mm，内径40mm，壁厚5mm制作，分离外管22采用DN80，其中，外径90mm，内径80mm，壁厚5mm的镀锌管焊接制作；分离内管21和分离外管22之间设有多个圆周分布的横撑9，相邻横撑之间的空隙供高压风通过；吸水筒5小段采用DN40，其中，外径50mm，内径40mm，壁厚5mm的镀锌管制作，大段采用DN80，其中，外径90mm，内径80mm，壁厚5mm的镀锌管制作，大小段之间通过连接环焊接在一起形成台阶状的管状结构；筒壁距筒口部约10mm处钻多个圆周分布的吸水进水孔5a；筒内装设第二孔板6后再焊接第一孔板7，并预先在第一孔板7内侧粘结固定环形密封件8，以及在第一孔板7和第二孔板6钻过水孔，第二孔板6为直径约75mm的圆盘结构，在圆心区域钻多个过水孔6a，第一孔板7在大于环形密封件8的环形区域钻多个过水孔7a，第一孔板7的焊接位置距筒口部约12mm左右；喷嘴4采用钢管制作，并穿设吸水筒5的小段管壁上通过焊接固定，吸水筒5的小段位于喷嘴4的上方留有插入内管1的插接配合段，以便喷嘴4的出口位于内管1，进口位于外管3内，内管1和外管3通过喷嘴4连通。

使用时，将装置大部分置入炮孔中，吸水筒5的筒口尽量浸入积水内并支撑在孔底，管道分离器2位于孔口，分离外管22通过供气管11与空压机连接，分离内管21连接排放管10。启动空压机后，高速流动的压缩空气向下进入外管3内，通过喷嘴4转向斜向上进入内管1，之后由排放管10排出。在此过程中，由于喷嘴4喷射的高速气流作用，在喷嘴4下方的吸水筒5内形成负压环境，第二孔板6上升与环形密封件8分离，炮孔内积水在负压作用下进入吸水筒5筒口内部，经第一孔板7的过水孔、第二孔板6的过水孔进入吸水筒5小管段，并由小管段管口进入内管1与压缩空气混合形成气水混合物，之后由排放管10排出；持续进行可有效清除炮孔内积水。在空压机停机后，负压环境消除，第二孔板6在重力作用下下落后与环形密封件8贴合，使两个孔板上的过水孔阻断，进入第二孔板6上部的积水滞留在吸水筒5内，之后可随装置的拆除一并被带出孔外。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于高压气流的炮孔吹水装置，其特征在于，包括内管（1）和外管（3），内管（1）和外管（3）上端通过与管道分离器（2）连接后整体形成夹套式管道结构；其中，管道分离器（2）上设有分别与内管（1）和外管（3）一一对应的两个外接口，外管（3）下端呈封闭状，内管（1）在外管（3）的下部与所述外管（3）连通，且内管（1）具有伸出外管（3）下端的吸水筒（5）；所述吸水筒（5）的管内形成有单向过水结构；所述单向过水结构包括均具有过水孔的第一孔板（7）和第二孔板（6），第一孔板（7）焊接在吸水筒（5）下部，第二孔板（6）置于第一孔板（7）上，第二孔板（6）能够在吸水筒（5）内升降，且吸水筒（5）形成有用于限制第二孔板（6）上升高度极限位置的限位结构；第一孔板（7）和第二孔板（6）之间设有环形密封件（8），环形密封件（8）将第二孔板（6）和第一孔板（7）上的过水孔分别隔离在环形密封件（8）的内外侧。

2.根据权利要求1所述的炮孔吹水装置，其特征在于，所述内管（1）和外管（3）通过多个喷嘴（4）连通，喷嘴（4）按斜向上喷射的方向设置。

3.根据权利要求1所述的炮孔吹水装置，其特征在于，所述吸水筒（5）的管壁上分布有多个吸水进水孔（5a）。

4.根据权利要求1所述的炮孔吹水装置，其特征在于，所述第一孔板（7）和第二孔板（6）上的过水孔分别位于所述环形密封件（8）的外部和内部。

5.根据权利要求1所述的炮孔吹水装置，其特征在于，所述吸水筒（5）呈具有内台阶的管状结构，所述内台阶构成所述限位结构。

6.根据权利要求1～5中任意一项所述的炮孔吹水装置，其特征在于，所述管道分离器（2）由分离内管（21）和分离外管（22）组成，分离内管（21）下端与内管（1）的上端连接，分离内管（21）上部向外弯曲后穿过所述分离外管（22）管壁，分离内管（21）的上端管口构成所述内管（1）的外接接口；所述分离外管（22）下端与外管（3）的上端连接，分离外管（22）的上端管口构成所述外管（3）的外接接口。

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