CN113202497A - 一种用于大深度竖井掘进机泥浆环流系统及其减压装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于大深度竖井掘进机泥浆环流系统及其减压装置，减压装置包括进浆管、两根分流管、导液腔和排浆管，两根分流管对称设于进浆管的一端，导液腔设于两根分流管之间，排浆管与导液腔相连通。当进浆管与排浆管之间的当前压差小于预设压差时，由进浆管流入的流体介质经两根分流管分流后从导液腔直接流入排浆管，减压装置处于不工作状态。当进浆管与排浆管之间的当前压差大于等于预设压差时，由进浆管流入的流体介质经两根分流管分流后对撞喷入导液腔内，在导液腔内涡流对撞后再从排浆管排出，使液体介质的分子以射流对撞和涡流对撞的形式相互碰撞来消耗能量，避免每级中继站之间的压力逐级累积，安全性较高。
Description
技术领域
本发明涉及竖井掘进机领域，特别涉及一种用于大深度竖井掘进机泥浆环流系统及其减压装置。
背景技术
目前，大部分竖井掘进机都搭载有泥浆环流系统，用于将新制泥浆泵入开挖面以平衡开挖面压力，并使流动的泥浆借助排渣泵所提供的液力带走刀盘刮下的渣土以达到排渣目的。
当竖井掘进机的开挖深度较大时，密度较大的固液两相泥浆会在自身重力作用下产生较大的压力，使泥浆环流系统中中继站的减压机构极易发生机械故障，例如，中继站的级间切断阀门响应不及时或被水锤击穿，而各中继站通过输液管相连通，上级中继站将泥浆所产生的压力直接传递下一级中继站，导致下一级中间站的减压机构继续发生故障，随着泥浆的流动，泥浆的压力将逐级累积，导致各中继站被逐级击穿损坏，显然，现有泥浆环流系统的安全风险较高。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于大深度竖井掘进机泥浆环流系统及其减压装置，能够在进浆管与出浆管之间的压差较小不工作，又能够在二者的压差较大时使液体介质以射流对撞和涡流对撞的形式减小液体介质的压力，可有效降低泥浆环流系统的故障率，安全性较高。
其具体方案如下：
本发明所提供的用于大深度竖井掘进机泥浆环流系统的减压装置，包括：
进浆管，进浆管的一端对称设有两根分流管；
设于两根分流管之间的导液腔；
与导液腔相连通的排浆管；
当进浆管与排浆管之间的当前压差小于预设压差时，由进浆管流入的流体介质经两根分流管分流后从导液腔直接流入排浆管；
当当前压差大于等于预设压差时，由进浆管流入的流体介质经两根分流管分流后对撞喷入导液腔内，在导液腔内涡流对撞后再从排浆管排出。
优选的，还包括：
具有导液腔的对撞罐；
与对撞罐相固连的压缩罐，压缩罐具有压缩腔，压缩腔与导液腔相连通，当导液腔内液体介质喷入压缩腔时，液体介质挤压压缩腔内的空气。
优选的，压缩罐的进气口及出气口分别设有加压阀和溢流阀。
优选的，导液腔内固设有分流锥，导液腔包括对称设于分流锥两侧的左腔体和右腔体，左腔体顶部的左对撞槽与分流锥左侧所设的左撞击槽相对，右腔体顶部的右对撞槽与分流锥右侧所设的右撞击槽相对。
优选的，分流锥的外侧面呈半椭圆柱状。
优选的，分流锥的外侧面固设有若干导叶片。
优选的，导液腔的出液口设有安全阀。
优选的，每根分流管包括粗圆管、具有圆弧状结构的细弯管及连接于粗圆管与细弯管之间的锥形管，锥形管的末端设有锥形喷嘴。
优选的，还包括固设于对撞罐与分流管之间的外罩壳，外罩壳设有若干呈环状结构的加强筋。
本发明所提供的用于大深度竖井掘进机泥浆环流系统，包括上述任一项所述的减压装置。
相对于背景技术，本发明所提供的用于大深度竖井掘进机泥浆环流系统的减压装置，包括进浆管、两根分流管、导液腔和排浆管，两根分流管对称设于进浆管的一端，导液腔设于两根分流管之间，排浆管与导液腔相连通。
当进浆管与排浆管之间的当前压差小于预设压差时，进浆管流入的流体介质流入两根分流管，进浆管与排浆管之间的压差不足，使两根分流管的射流速度较低，无法产生对撞射流束，由分流管喷出的液体介质在重力作用下直接流入导液腔内，再从排浆管排出，流动阻力小，压降损失小，减压装置处于不工作状态。
当进浆管与排浆管之间的当前压差大于等于预设压差时，进浆管流入的流体介质流入两根分流管，进浆管与排浆管之间的压差较大，使两根分流管喷出的液体介质对撞喷入导液腔内，再从排浆管排出，进入工作状态，而导液腔内的结构较特殊，液体介质在导液腔内产生涡流对撞，使液体介质的分子以射流对撞和涡流对撞两种形式相互碰撞来消耗能量，减小液体介质的压力，避免每级中继站之间的压力逐级累积，降低各中继站被逐级击穿损坏的风险，为泥浆环流系统可靠供液提供保障，安全性较高。
综上所述可知，本发明所提供的用于大深度竖井掘进机泥浆环流系统的减压装置，既能够在压差较小不工作，又能够在压差较大起到降压目的，可有效降低泥浆环流系统的故障率，安全性自然有所提供。
本发明所提供的用于大深度竖井掘进机泥浆环流系统，包括上述减压装置，具有相同的有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明一种具体实施例所提供的用于大深度竖井掘进机泥浆环流系统的减压装置的剖面图。
附图标记如下：
进浆管1、分流管2、对撞罐3、压缩罐4、排浆管5、外罩壳6和基座7；
粗圆管21、锥形管22、细弯管23、锥形喷嘴24、加强肋25、分流刃26和支撑座27；
导液腔31、分流锥32、导叶片33和安全阀34；
左腔体311和右腔体312；
左对撞槽3111；
右对撞槽3121；
左撞击槽321和右撞击槽322；
压缩腔41、加压阀42和溢流阀43；
加强筋61。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1，图1为本发明一种具体实施例所提供的用于大深度竖井掘进机泥浆环流系统的减压装置的剖面图。
本发明实施例公开了一种用于大深度竖井掘进机泥浆环流系统的减压装置，包括进浆管1、两根分流管2、导液腔31和排浆管5。
进浆管1可串联于主动减压元件或排浆泵的下游，两根分流管2对称设于进浆管1的一端，进浆管1靠近分流管2的一端固设有分流刃26，分流刃26与进浆管1的中心线共面，使进浆管1内的液体介质等量地流入两根分流管2内。分流刃26可焊接于两根分流管2之间。其中，文中的液体介质可以是密度较大的固液两相泥浆。
两根分流管2之间固设有支撑座27，利用支撑座27撑起两根分流管2。支撑座27包括焊接在一起的三角状支撑块和方形支撑管。当然，支撑座27的结构不限于此。
每根分流管2的结构相同，每根粗圆管21、细弯管23及锥形管22，粗圆管21呈圆柱状，一端与进浆管1相连，当然，进浆管1和两根粗圆管21可以是具有一体式结构的三通管。细弯管23呈圆弧状，使两根分流管2相对。锥形管22连接于粗圆管21与细弯管23之间，锥形管22的大径端与粗圆管21通过连接法兰相连，锥形管22的小径端与细弯管23相连。锥形管22的设置可在一定程度增加管内流体介质的压力。锥形管22的末端一体式固设有锥形喷嘴24。
为防止细弯管23变形，每根细弯管23的两端设有加强肋25。
分流管2的各管光滑连接，内部无阀芯或弹簧等零部件，过流能力较好，可避免管内的流体介质发生淤积或堵塞。为提升分流管2的耐磨性，每根分流管2的内壁增设有耐磨套，耐磨套可拆卸装于分流管2内。
两根分流管2的喷嘴相平行，使两根分流管2喷出两股平行流动且方向相反的水平射流，为两根分流管2形成对撞射流提供条件。
导液腔31设于两根分流管2之间，两根分流管2同时向导液腔31喷液。排浆管5与导液腔31相连通。
当泥浆环流系统正常工作时，进浆管1与排浆管5之间的当前压差小于预设压差，进浆管1流入的流体介质均匀地流入两根分流管2内，进浆管1与排浆管5之间的压差不足，使两根分流管2的射流速度在离开喷嘴后快速恢复，无法产生对撞射流束，由分流管2喷出的液体介质在重力作用下直接流入导液腔31内，再从排浆管5排出，流动阻力小，压降损失小，减压装置处于不工作状态。
当上游的主动减压装置或排浆泵因断电等原因发生故障时，进浆管1与排浆管5之间的当前压差大于等于预设压差，进浆管1流入的流体介质流入两根分流管2，进浆管1与排浆管5之间的压差较大，使两根分流管2喷出的液体介质对撞喷入导液腔31内，再从排浆管5排出，进入工作状态，而导液腔31内的结构较特殊，液体介质在导液腔31内产生涡流对撞，使液体介质的分子以射流对撞和涡流对撞两种形式相互碰撞来消耗能量，减小液体介质的压力，并可形成一个虚拟的自由液面，避免每级中继站之间的压力逐级累积，降低各中继站被逐级击穿损坏的风险，为泥浆环流系统可靠供液提供保障，安全性较高。
其中，文中的预设压力是指启动减压装置的最小压力。
综上所述，本发明所提供的用于大深度竖井掘进机泥浆环流系统的减压装置，既能够在压差较小不工作，又能够在压差较大起到降压目的，可有效降低泥浆环流系统的故障率，安全性自然有所提供。
本发明还包括对撞罐3和压缩罐4，对撞罐3与压缩罐4相固连，对撞罐3具有导液腔31，压缩罐4具有压缩腔41，压缩腔41填充有一定体积的空气。导液腔31的两相对侧设有排浆口，使压缩腔41与导液腔31通过排浆口相连通。
当喷入导液腔31内液体介质压力较大时，导液腔31内的液体介质从排浆口喷入压缩腔41，液体介质挤压压缩腔41内的空气，使液体介质同样能够达到降压目的。当导液腔31的压力小于压缩腔41的压力，压缩腔41内的液体介质再沿排浆口回流至导液腔31内。
为调整压缩罐4内空气压力，压缩罐4的进气口设有加压阀42，加压阀42采用螺纹连接方式设于进气口处，加压阀42的结构及工作原理具体可参考现有技术。为防止压缩腔41的压力过高，压缩罐4的出气口设有溢流阀43，当压缩腔41内的压力大于溢流阀43的开启压力时，溢流阀43达到，压缩腔41释放部分空气，降低压缩腔41的压力。溢流阀43的结构及工作原理具体可参考现有技术。
导液腔31内固设有分流锥32，分流锥32与导液腔31通过分隔板一体式相连，将导液腔31分隔成左腔体311和右腔体312，左腔体311和右腔体312对称设于分流锥32两侧。左腔体311的顶部设有左对撞槽3111，右腔体312的顶部设有右对撞槽3121。分流锥32的顶部左右两侧分别设有左撞击槽321和右撞击槽322。左对撞槽3111与左撞击槽321相对，右对撞槽3121与右撞击槽322相对，使液体介质在导液腔31内形成涡流对撞，液体介质的分子能够在导液腔31内反复发生碰撞。
具体地，左对撞槽3111、右对撞槽3121、左撞击槽321及右撞击槽322均呈圆弧状，其中，左对撞槽3111的弧长大于左撞击槽321的弧长，右对撞槽3121的弧长大于右撞击槽322的弧长。
分流锥32的外侧面呈半椭圆柱状，避免流经分流锥32的液体介质的压力损失过大。分流锥32的外侧面固设有若干导叶片33，用于引导导液腔31内的液体介质流入排浆管5内。
为进一步提升安全性，导液腔31的出液口设有安全阀34，当导液腔31内的压力过高时，安全阀34打开，降低导液腔31的压力。安全阀34具体可以是主动破碎式安全阀，但是安全阀34的类型不限于此。
本发明还包括外罩壳6，外罩壳6罩于对撞罐3的外周，外罩壳6的一端与分流管2相固连，其另一端与固设于对撞罐3底部的基座77相固连。外罩壳6设有若干圈呈环状结构的加强筋61。加强筋61包括固设于外罩壳6内壁的内加强筋和固设于外罩壳6外侧的外加强筋，内加强筋与外加强筋沿径向重叠，使加强筋61抗变形能力更强。加强筋61可具体焊接于外罩壳6上。
本发明所提供的用于大深度竖井掘进机泥浆环流系统，包括上述减压装置，具有相同的有益效果。
以上对本发明所提供的用于大深度竖井掘进机泥浆环流系统及其减压装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种用于大深度竖井掘进机泥浆环流系统的减压装置，其特征在于，包括：
进浆管(1)，所述进浆管(1)的一端对称设有两根分流管(2)；
设于两根所述分流管(2)之间的导液腔(31)；
与所述导液腔(31)相连通的排浆管(5)；
当所述进浆管(1)与所述排浆管(5)之间的当前压差小于预设压差时，由所述进浆管(1)流入的流体介质经两根所述分流管(2)分流后从所述导液腔(31)直接流入所述排浆管(5)；
当所述当前压差大于等于所述预设压差时，由所述进浆管(1)流入的流体介质经两根所述分流管(2)分流后对撞喷入所述导液腔(31)内形成射流对撞，在所述导液腔(31)内涡流对撞后再从所述排浆管(5)排出。
2.根据权利要求1所述的用于大深度竖井掘进机泥浆环流系统的减压装置，其特征在于，还包括：
具有所述导液腔(31)的对撞罐(3)；
与所述对撞罐(3)相固连的压缩罐(4)，所述压缩罐(4)具有压缩腔(41)，所述压缩腔(41)与所述导液腔(31)相连通，当所述导液腔(31)内液体介质喷入所述压缩腔(41)时，液体介质挤压所述压缩腔(41)内的空气。
3.根据权利要求2所述的用于大深度竖井掘进机泥浆环流系统的减压装置，其特征在于，所述压缩罐(4)的进气口及出气口分别设有加压阀(42)和溢流阀(43)。
4.根据权利要求1至3任一项所述的用于大深度竖井掘进机泥浆环流系统的减压装置，其特征在于，所述导液腔(31)内固设有分流锥(32)，所述导液腔(31)包括对称设于所述分流锥(32)两侧的左腔体(311)和右腔体(312)，所述左腔体(311)顶部的左对撞槽(3111)与所述分流锥(32)左侧所设的左撞击槽(321)相对，所述右腔体(312)顶部的右对撞槽(3121)与所述分流锥(32)右侧所设的右撞击槽(321)相对。
5.根据权利要求4所述的用于大深度竖井掘进机泥浆环流系统的减压装置，其特征在于，所述分流锥(32)的外侧面呈半椭圆柱状。
6.根据权利要求4所述的用于大深度竖井掘进机泥浆环流系统的减压装置，其特征在于，所述分流锥(32)的外侧面固设有若干导叶片(33)。
7.根据权利要求4所述的用于大深度竖井掘进机泥浆环流系统的减压装置，其特征在于，所述导液腔(31)的出液口设有安全阀(34)。
8.根据权利要求1至3任一项所述的用于大深度竖井掘进机泥浆环流系统的减压装置，其特征在于，每根所述分流管(2)包括粗圆管(21)、具有圆弧状结构的细弯管(23)及连接于所述粗圆管(21)与所述细弯管(23)之间的锥形管(22)，所述锥形管(22)的末端设有锥形喷嘴(24)。
9.根据权利要求2所述的用于大深度竖井掘进机泥浆环流系统的减压装置，其特征在于，还包括固设于所述对撞罐(3)与所述分流管(2)之间的外罩壳(6)，所述外罩壳(6)设有若干呈环状结构的加强筋(61)。
10.一种用于大深度竖井掘进机泥浆环流系统，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的减压装置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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