CN113864493A - 快接式单向止浆断裂阀装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快接式单向止浆断裂阀装置，包括插接配合的单向止浆阀和断裂阀，断裂阀包括第一阀体，第一阀体设有第一通路；单向止浆阀包括第二阀体，第二阀体设有第二通路；第二通路的中部设有镂空的支架，支架向上游方向连接有轴向弹簧，轴向弹簧的上游端连接有受力钢珠；断裂阀的下游端部设有母端插接结构，单向止浆阀的上游端部设有公端插接结构，母、公端插接结构之间具有相互配合的自动脱离卡接结构，注浆压力达到预定脱离压力时母端插接结构与公端插接结构自动脱离。本发明公开了相应的使用方法。当注浆压力达到装置极限承压状态时本发明可自动分离停止注浆，避免因注浆管道内浆液压力瞬时骤增而损坏注浆设备。

Description

快接式单向止浆断裂阀装置及其使用方法

技术领域

本发明涉煤矿地下注浆技术装备领域，具体涉及一种快接式单向止浆断裂阀装置。

背景技术

针对地下深埋煤岩体均质性差、力学强度低的特点，注浆是该类不良煤岩物性改造的重要技术措施。

通过向煤岩体施工注浆钻孔，利用注浆管连接封孔器与注浆泵，再将封孔器插入钻孔后进行注浆作业，从而达到煤岩加固防渗的目的。

然而，在实际作业过程中，注浆管道内浆液压力变化难以精准控制，常因注浆压力瞬时骤增撑破注浆管或损坏其它注浆设备，造成注浆失败。

因此，急需开发一种止浆断裂装置以控制注浆管道内浆液压力变化，当注浆压力达到装置极限承压状态时可自动脱离，避免因注浆管道内浆液压力瞬时骤增而损坏注浆设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快接式单向止浆断裂阀装置，当注浆压力达到装置极限承压状态时可自动分离停止注浆，避免因注浆管道内浆液压力瞬时骤增而损坏注浆设备。

为实现上述目的，本发明的快接式单向止浆断裂阀装置包括插接配合的单向止浆阀和断裂阀，单向止浆阀和断裂阀的轴线为同一直线，以指向该直线的方向为轴线方向，以注浆时浆液的流动方向为下游方向，

断裂阀包括第一阀体，第一阀体中心处沿轴线方向设有用于浆液通过的第一通路；第一通路上游端设有第一进口且下游端设有第一出口；

单向止浆阀包括第二阀体，第二阀体中心处沿轴线方向设有用于浆液通过的第二通路；第二通路上游端设有第二进口且下游端设有第二出口；

第二通路的中部设有镂空的支架，支架向上游方向连接有轴向弹簧，轴向弹簧的上游端连接有受力钢珠；

受力钢珠上游方向的第二通路径向收缩形成关阀台阶，关阀台阶处设有关阀用密封圈，未注浆时在轴向弹簧的弹力作用下受力钢珠向上游方向紧压关阀用密封圈并关断第二通路；注浆压力达到预定开启压力时受力钢珠在注浆压力的作用下向上游方向压缩轴向弹簧并离开关阀用密封圈从而使第二通路导通；

断裂阀的下游端部设有母端插接结构，单向止浆阀的上游端部设有公端插接结构，母端插接结构与公端插接结构相适配并插接在一起，第一通路与第二通路相连通；

母端插接结构和公端插接结构之间具有相互配合的自动脱离卡接结构，注浆压力达到预定脱离压力时母端插接结构与公端插接结构自动脱离。

还包括出浆卡管结构，出浆卡管结构的结构是：

第二通路下游端处的第二阀体向轴线方向径向收缩形成第二环形台阶，第二通路的下游端部滑动插接有出浆按压管，出浆按压管用于连接注浆出管；出浆按压管的上游端位于第二通路中，出浆按压管的上游端径向凸起设有用于防止出浆按压管向下游方向离开第二通路的出浆防脱环形凸起；出浆按压管的下游端位于第二通路的下游方向的外部，出浆按压管的下游端径向凸起设有便于进行手动按压操作的出浆环形压柄；

出浆按压管向上游方向滑动至上游极限位置时出浆环形压柄向上游方向压接在第二出口处的第二阀体上；出浆按压管向下游方向滑动至下游极限位置时出浆防脱环形凸起向下游方向压接在第二环形台阶上；

第二通路的侧壁向轴线方向凸起设有具有弹性的第二爪片，出浆按压管位于上游极限位置时向上游方向挤压第二爪片使其向远离轴线方向移动至不遮挡第二通路；

出浆按压管位于下游极限位置时离开第二爪片，第二爪片不受出浆按压管压力的自由状态下且其内端向轴线方向凸出出浆按压管并用于紧压注浆出管。

第二爪片沿第二通路的周向方向均匀设有两个以上。

还包括进浆卡管结构，进浆卡管结构的结构是：

第一通路上游端处的第一阀体向轴线方向凸起设有第一环形台阶，第一通路的上游端部滑动插接有进浆按压管，进浆按压管用于连接注浆进管；进浆按压管的下游端位于第一通路中，进浆按压管的下游端径向凸起设有用于防止进浆按压管向上游方向离开第一通路的进浆防脱环形凸起；进浆按压管的上游端位于第一通路的上游方向的外部，进浆按压管的上游端径向凸起设有便于进行手动按压操作的进浆环形压柄；

进浆按压管向下游方向滑动至下游极限位置时进浆环形压柄向下游方向压接在第一进口处的第一阀体上；进浆按压管向上游方向滑动至上游极限位置时进浆防脱环形凸起向上游方向压接在第一环形台阶上；

第一通路的侧壁向轴线方向凸起设有具有弹性的第一爪片，进浆按压管位于下游极限位置时向下游方向挤压第一爪片使其向远离轴线方向移动至不遮挡第一通路；

进浆按压管位于上游极限位置时离开第一爪片，第一爪片不受进浆按压管压力的自由状态下且其内端向轴线方向凸出进浆按压管并用于紧压注浆进管。

第一爪片沿第一通路的周向方向均匀设有两个以上。

所述公端插接结构包括公端外插接环形筒和公端内插接筒；公端外插接环形筒和公端内插接筒的轴线均为单向止浆阀和断裂阀的轴线；

公端外插接环形筒具有公端径向外侧壁和公端径向内侧壁；

公端内插接筒的周向外壁作为公端径向内侧壁；

公端外插接环形筒和公端内插接筒的下游端均与第二阀体相连接，公端内插接筒的内部空腔作为第二通路的一部分，公端内插接筒的上游端开口作为第二进口；

公端外插接环形筒的公端径向外侧壁的上游部向轴线方向凸起设有外固定卡齿，在通过轴线的剖面上，外固定卡齿呈中间凸起高度大于上下游两侧凸起高度的第二梯形；

所述母端插接结构包括母端外插接环形筒和母端内插接筒；母端外插接环形筒和母端内插接筒的轴线均为单向止浆阀和断裂阀的轴线；

母端外插接环形筒具有母端径向外侧壁和母端径向内侧壁；

母端内插接筒的周向外壁作为母端径向内侧壁；

母端外插接环形筒和母端内插接筒的上游端均与第一阀体相连接，母端内插接筒的内部空腔作为第一通路的一部分，母端内插接筒的下游端开口作为第一出口；

母端外插接环形筒的母端径向内侧壁的中部设有外端开口的径向槽，径向槽的径向内端为槽底，槽底设有径向弹簧，径向弹簧的径向外端连接有内移动卡齿，在通过轴线的剖面上，内移动卡齿呈中间径向凸起高度大于上下游两侧径向凸起高度的第一梯形；第一梯形和第二梯形相匹配；

径向弹簧舒张状态下内移动卡齿的径向外端位于外固定卡齿的径向内端的外侧；

单向止浆阀和断裂阀相互插接或相互分离时，外固定卡齿和内移动卡齿在轴向方向上相互通过且外固定卡齿通过内移动卡齿径向压缩径向弹簧；

所述自动脱离卡接结构包括母端自脱离结构和公端自脱离结构；母端自脱离结构和公端自脱离结构用于在注浆压力低于预定脱离压力时将单向止浆阀和断裂阀锁定在一起，并在注浆压力大于等于预定脱离压力时使单向止浆阀和断裂阀相分离；

母端自脱离结构包括所述径向槽、径向弹簧和内移动卡齿；公端自脱离结构包括所述外固定卡齿。

出浆按压管的上游端部呈由下游向上游逐渐收缩的缩径结构，从而在出浆按压管的上游端部形成倾斜的外表面，进而在出浆按压管向上游极限位置移动时通过倾斜的外表面逐渐使第二爪片扩张。

本发明还公开了上述快接式单向止浆断裂阀装置的使用方法，按以下步骤进行：

步骤1：按压出浆环形压柄11迫使第二爪片10沿径向方向向外偏移，将注浆出管21一端插入第二通路后，松开出浆环形压柄11，第二爪片10恢复原位后抱紧注浆出管21防止脱离，再将注浆出管21下游端连接注浆封孔器；

步骤2：按压进浆环形压柄20迫使第一爪片19沿径向方向向外偏移，将注浆进管22一端插入第一通路后松开进浆环形压柄20，第一爪片19恢复原位后抱紧注浆进管22防止脱离，再将注浆进管22另一端连接注浆泵；

步骤3：将第二进口3对接插入第一出口15内，在单向止浆阀与断裂阀对接插入过程中，在外固定卡齿2的挤压作用下，内移动卡齿13受力从而径向压缩径向弹簧14，迫使内移动卡齿13沿径向方向向内移动，当外固定卡齿2完全通过内移动卡齿13位置后，内移动卡齿13在径向弹簧14弹力作用下恢复原位，防止外固定卡齿2脱离；

步骤4：在注浆过程中，浆液由注浆进管22首先流入断裂阀中的第一通路内，在注浆压力下，浆液压力推动受力钢珠5沿浆液流动方向移动从而压缩轴向弹簧6，进而贯通第一通路和第二通路，浆液经镂空的支架7流入单向止浆阀后进入注浆出管21。

步骤5：随注浆量增加，所述装置管道内注浆压力持续增大，单向止浆阀和断裂阀之间的相互分离的力越大，外固定卡齿2对内移动卡齿13的径向压力逐渐增加，内移动卡齿13受力压缩径向弹簧14，使得内移动卡齿13沿径向方向向轴线方向移动；当内移动卡齿13向轴线方向的位移量达到最大时，内移动卡齿13被完全压入径向槽中，外固定卡齿2和内移动卡齿13在轴向方向上相互通过，单向止浆阀随即与断裂阀脱离，从而停止注浆作业，此时受力钢珠向上游方向紧压关阀用密封圈并关断第二通路，防止钻孔内浆液经第二通路释放至外界。

本发明具有如下的优点：

单向止浆阀和断裂阀通过插接结构相互插接，加上自动脱离卡接结构，能够在注浆压力达到预定脱离压力（预定脱离压力为预定工况或指定工况下设计人员确定的极限压力值）时使得单向止浆阀和断裂阀自动脱离从而停止注浆，进而避免了因管道内注浆压力过大而损坏注浆管或注浆设备。

受力钢珠和关阀用密封圈等设置，能够实现浆液的单向导通，保证浆液只能由上游向下游方向流动，防止注浆钻孔内的浆液意外倒流出去，保证注浆效果。注浆时受力钢珠承受上游侧浆液压力并传导给第二阀体，使第一阀体和第二阀体之间产生相互分离的趋势。

出浆卡管结构的作用有两个：一是在注浆工作时卡紧插入第二通路的注浆出管，保证注浆工作的稳定性；二是方便注浆出管插入第二通路时，通过按压出浆环形压柄保证注浆出管不被第二爪片所阻挡。

进浆卡管结构的作用有两个，一是在注浆工作时卡紧插入第一通路的注浆进管，保证注浆工作的稳定性；二是方便注浆进管插入第一通路时，通过按压进浆环形压柄保证注浆进管不被第一爪片所阻挡，从而顺利插入第一通路。

自动脱离卡接结构可以在注浆管道内浆液压力过大时自动使公端插接结构和母端插接结构相分离，从而单向止浆阀和断裂阀相分离，进而在注浆压力达到装置极限承压状态时可自动脱离，避免因注浆管道内浆液压力瞬时骤增而损坏注浆设备。

出浆按压管上游端部呈由下游向上游逐渐收缩的缩径结构从而形成倾斜的外表面，使得在推动第二爪片扩张时，第二爪片扩张受力较为平缓，不会出现剧烈弯折而难以弹性恢复的问题。

如果没有进浆卡管结构，使注浆进管在推入第一通路时撑开第一爪片，则有两个问题；一是注浆进管端部不具备倾斜表面，不能在推进过程中使第一爪片平缓受力，而本发明在更换工作场合等条件下需要插入不同的注浆进管，不能对注浆进管提出结构上的改进要求；二是在推进过程中注浆进管对第一爪片磨损较大，这是因为第一爪片被撑开后，注浆进管仍然需要向下游方向推进一段距离。相比之下，使用进浆卡管结构则因为进浆按压管只需要推进到刚好撑开第一爪片的程度即可而对第一爪片的磨损很小，从而延长第一爪片的使用寿命。第一爪片位于第一通路内部，安装更换非常不便，因而有必要提升其使用寿命。

本发明的使用方法简单方便，能够在注浆压力达到装置极限承压状态时（即达到预定脱离压力时），使单向止浆阀和断裂阀自动相互分离，并且分离后自动封闭第二通路，从而停止注浆并防止钻孔处的浆液由第二通路溢流至环境中，自动保护了注浆相关管路和设备，防止浆液外流从而保证了注浆效果，同时防止对环境造成污染。

附图说明

图1是本发明的单向止浆阀和断裂阀相互分离时的结构示意图；

图2是单向止浆阀的剖视示意图；

图3是断裂阀的剖视示意图；

图4是快接式单向止浆断裂阀装置注浆时的结构示意图。

具体实施方式

如图1至图4所示，本发明的快接式单向止浆断裂阀装置包括插接配合的单向止浆阀和断裂阀，单向止浆阀和断裂阀的轴线为同一直线，以指向该直线的方向为轴线方向，以注浆时浆液的流动方向为下游方向。

断裂阀包括圆筒形的第一阀体12，第一阀体12中心处沿轴线方向设有用于浆液通过的第一通路51；第一通路51上游端设有第一进口16且下游端设有第一出口15；

单向止浆阀包括圆筒形第二阀体1，第二阀体1中心处沿轴线方向设有用于浆液通过的第二通路52；第二通路52上游端设有第二进口3且下游端设有第二出口4；

第二通路52的中部设有镂空的支架7，支架7向上游方向连接有轴向弹簧6，轴向弹簧6的上游端连接有受力钢珠5；

受力钢珠5上游方向的第二通路52径向收缩形成关阀台阶53，关阀台阶53处设有关阀用密封圈8，未注浆时在轴向弹簧6的弹力作用下受力钢珠5向上游方向紧压关阀用密封圈8并关断第二通路52；注浆压力达到预定开启压力（由设计人员确定）时受力钢珠5在注浆压力的作用下向上游方向压缩轴向弹簧6并离开关阀用密封圈8从而使第二通路52导通；

断裂阀的下游端部设有母端插接结构，单向止浆阀的上游端部设有公端插接结构，母端插接结构与公端插接结构相适配并插接在一起，第一通路51与第二通路52相连通；

母端插接结构和公端插接结构之间具有相互配合的自动脱离卡接结构，注浆压力达到预定脱离压力时母端插接结构与公端插接结构自动脱离。

单向止浆阀和断裂阀通过插接结构相互插接，加上自动脱离卡接结构，能够在注浆压力达到预定脱离压力（预定脱离压力为预定工况或指定工况下设计人员确定的极限压力值）时使得单向止浆阀和断裂阀自动脱离从而停止注浆，进而避免了因管道内注浆压力过大而损坏注浆管或注浆设备。

受力钢珠5和关阀用密封圈8等设置，能够实现浆液的单向导通，保证浆液只能由上游向下游方向流动，防止注浆钻孔内的浆液意外倒流出去，保证注浆效果。

本发明还包括出浆卡管结构，出浆卡管结构的结构是：

第二通路52下游端处的第二阀体1向轴线方向径向收缩形成第二环形台阶54，第二通路52的下游端部滑动插接有出浆按压管55，出浆按压管55用于连接注浆出管21；出浆按压管55的上游端位于第二通路52中，出浆按压管55的上游端径向凸起设有用于防止出浆按压管55向下游方向离开第二通路52的出浆防脱环形凸起56（出浆按压管55向下游方向滑动至极限位置时，第二环形台阶54阻挡出浆防脱环形凸起56向下游方向离开第二通路52）；出浆按压管55的下游端位于第二通路52的下游方向的外部，出浆按压管55的下游端径向凸起设有便于进行手动按压操作的出浆环形压柄11；

出浆按压管55向上游方向滑动至上游极限位置时出浆环形压柄11向上游方向压接在第二出口4处的第二阀体1上；出浆按压管55向下游方向滑动至下游极限位置时出浆防脱环形凸起56向下游方向压接在第二环形台阶54上；

第二通路52的侧壁向轴线方向凸起设有具有弹性的第二爪片10，出浆按压管55位于上游极限位置时向上游方向挤压第二爪片10使其向远离轴线方向移动至不遮挡第二通路52；出浆按压管55的上游端部优选呈由下游向上游逐渐收缩的缩径结构，在出浆按压管55的上游端部形成倾斜的外表面，从而在出浆按压管55向上游极限位置移动时通过倾斜的外表面逐渐使第二爪片10扩张。出浆按压管55上游端部呈由下游向上游逐渐收缩的缩径结构从而形成倾斜的外表面，使得在推动第二爪片10扩张时，第二爪片10扩张受力较为平缓，不会出现剧烈弯折而难以弹性恢复的问题。

出浆按压管55位于下游极限位置时离开第二爪片10，第二爪片10不受出浆按压管55压力的自由状态下且其内端向轴线方向凸出出浆按压管55（并遮挡部分第二通路52）并用于紧压（抱紧）注浆出管21。

出浆卡管结构的作用有两个：一是在注浆工作时卡紧插入第二通路52的注浆出管21，保证注浆工作的稳定性；二是方便注浆出管21插入第二通路52时，通过按压出浆环形压柄11保证注浆出管21不被第二爪片10所阻挡。

第二爪片10沿第二通路52的周向方向均匀设有两个以上。

本发明还包括进浆卡管结构，进浆卡管结构的结构是：

第一通路51上游端处的第一阀体12向轴线方向凸起设有第一环形台阶57，第一通路51的上游端部滑动插接有进浆按压管58，进浆按压管58用于连接注浆进管22；进浆按压管58的下游端位于第一通路51中，进浆按压管58的下游端径向凸起设有用于防止进浆按压管58向上游方向离开第一通路51的进浆防脱环形凸起59；进浆按压管58的上游端位于第一通路51的上游方向的外部，进浆按压管58的上游端径向凸起设有便于进行手动按压操作的进浆环形压柄20；

进浆按压管58向下游方向滑动至下游极限位置时进浆环形压柄20向下游方向压接在第一进口16处的第一阀体12上；进浆按压管58向上游方向滑动至上游极限位置时进浆防脱环形凸起59向上游方向压接在第一环形台阶57上；

第一通路51的侧壁向轴线方向凸起设有具有弹性的第一爪片19，进浆按压管58位于下游极限位置时向下游方向挤压第一爪片19使其向远离轴线方向移动至不遮挡第一通路51；

进浆按压管58位于上游极限位置时离开第一爪片19，第一爪片19不受进浆按压管58压力的自由状态下且其内端向轴线方向凸出进浆按压管58（遮挡部分第一通路51）并用于紧压注浆进管22。

进浆按压管58的下游端部呈由上游向下游逐渐收缩的缩径结构从而形成倾斜的外表面，使得在推动第一爪片19扩张时，第一爪片19扩张受力较为平缓，不会出现剧烈弯折而难以弹性恢复的问题。

进浆卡管结构的作用有两个，一是在注浆工作时卡紧插入第一通路51的注浆进管22，保证注浆工作的稳定性；二是方便注浆进管22插入第一通路51时，通过按压进浆环形压柄20保证注浆进管22不被第一爪片19所阻挡，从而顺利插入第一通路51。如果没有进浆卡管结构，使注浆进管22在推入第一通路51时撑开第一爪片19，则有两个问题；一是注浆进管22端部不具备倾斜表面，不能在推进过程中使第一爪片19平缓受力，而本发明在更换工作场合等条件下需要插入不同的注浆进管，不能对注浆进管提出结构上的改进要求；二是在推进过程中注浆进管22对第一爪片19磨损较大，这是因为第一爪片19被撑开后，注浆进管22仍然需要向下游方向推进一段距离。相比之下，使用进浆卡管结构则因为进浆按压管58只需要推进到刚好撑开第一爪片19的程度即可而对第一爪片19的磨损很小，从而延长第一爪片19的使用寿命。第一爪片19位于第一通路51内部，安装更换非常不便，因而有必要提升其使用寿命。

第一爪片19沿第一通路51的周向方向均匀设有两个以上。

所述公端插接结构包括公端外插接环形筒62和公端内插接筒63；公端外插接环形筒62和公端内插接筒63的轴线均为单向止浆阀和断裂阀的轴线；

公端外插接环形筒62具有公端径向外侧壁60（位于公端外插接环形筒62内部）和公端径向内侧壁61；

公端内插接筒63的周向外壁作为公端径向内侧壁61；

公端外插接环形筒62和公端内插接筒63的下游端均与第二阀体1相连接，公端内插接筒63的内部空腔作为第二通路52的一部分，公端内插接筒63的上游端开口作为第二进口3；

公端外插接环形筒62的公端径向外侧壁60的上游部向轴线方向凸起设有外固定卡齿2，在通过轴线的剖面上，外固定卡齿2呈中间凸起高度大于上下游两侧凸起高度的第二梯形；

其中，外固定卡齿2可以沿公端径向外侧壁60的周向方向均匀设有两个以上，也可以沿公端径向外侧壁60的周向方向呈一个整体的环形。

所述母端插接结构包括母端外插接环形筒64和母端内插接筒65；母端外插接环形筒64和母端内插接筒65的轴线均为单向止浆阀和断裂阀的轴线；

母端外插接环形筒64具有母端径向外侧壁66和母端径向内侧壁67；母端内插接筒65的周向外壁作为母端径向内侧壁67；

母端外插接环形筒64和母端内插接筒65的上游端均与第一阀体12相连接，母端内插接筒65的内部空腔作为第一通路51的一部分，母端内插接筒65的下游端开口作为第一出口15；

母端外插接环形筒64的母端径向内侧壁67的中部设有径向外端开口的径向槽68，径向槽68的径向内端为槽底，槽底设有径向弹簧14，径向弹簧14的径向外端连接有内移动卡齿13，在通过轴线的剖面上，内移动卡齿13呈中间径向凸起高度大于上下游两侧径向凸起高度的第一梯形；第一梯形和第二梯形相匹配；

径向弹簧14舒张状态下内移动卡齿13的径向外端位于外固定卡齿2的径向内端的外侧；

单向止浆阀和断裂阀相互插接或相互分离时，外固定卡齿2和内移动卡齿13在轴向方向上相互通过且外固定卡齿2通过内移动卡齿13径向压缩径向弹簧14；

其中，外固定卡齿2、径向弹簧14、径向槽68和内移动卡齿13可以沿母端径向内侧壁67的周向方向均匀设有两个以上，也可以沿母端径向内侧壁67的周向方向呈一个整体的环形；呈整体环形结构时，径向弹簧14为弹簧圈。

所述自动脱离卡接结构包括母端自脱离结构和公端自脱离结构；母端自脱离结构和公端自脱离结构用于在注浆压力低于预定脱离压力时将单向止浆阀和断裂阀锁定在一起，并在注浆压力大于等于预定脱离压力时使单向止浆阀和断裂阀相分离；

母端自脱离结构包括所述径向槽68、径向弹簧14和内移动卡齿13；公端自脱离结构包括所述外固定卡齿2。

自动脱离卡接结构可以在注浆管道内浆液压力过大时自动使公端插接结构和母端插接结构相分离，从而单向止浆阀和断裂阀相分离，进而在注浆压力达到装置极限承压状态时可自动脱离，避免因注浆管道内浆液压力瞬时骤增而损坏注浆设备。

本发明还公开了上述快接式单向止浆断裂阀装置的使用方法，按以下步骤进行：

步骤1：如图4所示，按压出浆环形压柄11迫使第二爪片10沿径向方向向外偏移，将注浆出管21一端插入第二通路52后，松开出浆环形压柄11，第二爪片10恢复原位后抱紧注浆出管21防止脱离，再将注浆出管21下游端连接注浆封孔器；

步骤2：如图4所示，按压进浆环形压柄20迫使第一爪片19沿径向方向向外偏移，将注浆进管22一端插入第一通路51后松开进浆环形压柄20，第一爪片19恢复原位后抱紧注浆进管22防止脱离，再将注浆进管22另一端连接注浆泵；

步骤3：如图4所示，将第二进口3对接插入第一出口15内，在单向止浆阀与断裂阀对接插入过程中，在外固定卡齿22的挤压作用下，内移动卡齿13受力从而径向压缩径向弹簧14，迫使内移动卡齿13沿径向方向向内移动，当外固定卡齿22完全通过内移动卡齿13位置后，内移动卡齿13在径向弹簧14弹力作用下恢复原位，防止外固定卡齿22脱离；

步骤4：在注浆过程中，浆液由注浆进管22首先流入断裂阀中的第一通路51内，在注浆压力下，浆液压力推动受力钢珠5沿浆液流动方向移动从而压缩轴向弹簧6，进而贯通第一通路51和第二通路52，浆液经镂空的支架7流入单向止浆阀后进入注浆出管21。

步骤5：随注浆量增加，所述装置管道内注浆压力持续增大，单向止浆阀和断裂阀之间的相互分离的力越大（如果没有外固定卡齿22和内移动卡齿13之间的锁扣作用，稍有注浆压力则单向止浆阀和断裂阀就会分离。受力钢珠5等受到的来自断裂阀处的轴向压力，经第一梯形和第二梯形斜面配合的关系转化产生径向压力），外固定卡齿22对内移动卡齿13的径向压力逐渐增加，内移动卡齿13受力压缩径向弹簧14，使得内移动卡齿13沿径向方向向轴线方向移动；当内移动卡齿13向轴线方向的位移量达到最大时，内移动卡齿13被完全压入径向槽68中，外固定卡齿22和内移动卡齿13在轴向方向上相互通过，单向止浆阀随即与断裂阀脱离，从而停止注浆作业，此时受力钢珠5向上游方向紧压关阀用密封圈8并关断第二通路52，防止钻孔内浆液经第二通路52释放至外界。

本发明中，内移动卡齿13受力发生位移量可由径向弹簧14的弹性系数控制，设计人员应选择径向弹簧14的弹性系数，使得本发明所承受最大注浆压力（单向止浆阀和断裂阀相分离时的注浆压力）时，内移动卡齿13正好沿径向方向位移量达到最大时（进入径向槽68中）。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.快接式单向止浆断裂阀装置，包括插接配合的单向止浆阀和断裂阀，单向止浆阀和断裂阀的轴线为同一直线，以指向该直线的方向为轴线方向，以注浆时浆液的流动方向为下游方向，其特征在于：

断裂阀包括第一阀体，第一阀体中心处沿轴线方向设有用于浆液通过的第一通路；第一通路上游端设有第一进口且下游端设有第一出口；

单向止浆阀包括第二阀体，第二阀体中心处沿轴线方向设有用于浆液通过的第二通路；第二通路上游端设有第二进口且下游端设有第二出口；

第二通路的中部设有镂空的支架，支架向上游方向连接有轴向弹簧，轴向弹簧的上游端连接有受力钢珠；

受力钢珠上游方向的第二通路径向收缩形成关阀台阶，关阀台阶处设有关阀用密封圈，未注浆时在轴向弹簧的弹力作用下受力钢珠向上游方向紧压关阀用密封圈并关断第二通路；注浆压力达到预定开启压力时受力钢珠在注浆压力的作用下向上游方向压缩轴向弹簧并离开关阀用密封圈从而使第二通路导通；

断裂阀的下游端部设有母端插接结构，单向止浆阀的上游端部设有公端插接结构，母端插接结构与公端插接结构相适配并插接在一起，第一通路与第二通路相连通；

母端插接结构和公端插接结构之间具有相互配合的自动脱离卡接结构，注浆压力达到预定脱离压力时母端插接结构与公端插接结构自动脱离。

2.根据权利要求1所述的快接式单向止浆断裂阀装置，其特征在于：还包括出浆卡管结构，出浆卡管结构的结构是：

第二通路下游端处的第二阀体向轴线方向径向收缩形成第二环形台阶，第二通路的下游端部滑动插接有出浆按压管，出浆按压管用于连接注浆出管；出浆按压管的上游端位于第二通路中，出浆按压管的上游端径向凸起设有用于防止出浆按压管向下游方向离开第二通路的出浆防脱环形凸起；出浆按压管的下游端位于第二通路的下游方向的外部，出浆按压管的下游端径向凸起设有便于进行手动按压操作的出浆环形压柄；

出浆按压管向上游方向滑动至上游极限位置时出浆环形压柄向上游方向压接在第二出口处的第二阀体上；出浆按压管向下游方向滑动至下游极限位置时出浆防脱环形凸起向下游方向压接在第二环形台阶上；

第二通路的侧壁向轴线方向凸起设有具有弹性的第二爪片，出浆按压管位于上游极限位置时向上游方向挤压第二爪片使其向远离轴线方向移动至不遮挡第二通路；

出浆按压管位于下游极限位置时离开第二爪片，第二爪片不受出浆按压管压力的自由状态下且其内端向轴线方向凸出出浆按压管并用于紧压注浆出管。

3.根据权利要求2所述的快接式单向止浆断裂阀装置，其特征在于：第二爪片沿第二通路的周向方向均匀设有两个以上。

4.根据权利要求2所述的快接式单向止浆断裂阀装置，其特征在于：还包括进浆卡管结构，进浆卡管结构的结构是：

第一通路上游端处的第一阀体向轴线方向凸起设有第一环形台阶，第一通路的上游端部滑动插接有进浆按压管，进浆按压管用于连接注浆进管；进浆按压管的下游端位于第一通路中，进浆按压管的下游端径向凸起设有用于防止进浆按压管向上游方向离开第一通路的进浆防脱环形凸起；进浆按压管的上游端位于第一通路的上游方向的外部，进浆按压管的上游端径向凸起设有便于进行手动按压操作的进浆环形压柄；

进浆按压管向下游方向滑动至下游极限位置时进浆环形压柄向下游方向压接在第一进口处的第一阀体上；进浆按压管向上游方向滑动至上游极限位置时进浆防脱环形凸起向上游方向压接在第一环形台阶上；

第一通路的侧壁向轴线方向凸起设有具有弹性的第一爪片，进浆按压管位于下游极限位置时向下游方向挤压第一爪片使其向远离轴线方向移动至不遮挡第一通路；

进浆按压管位于上游极限位置时离开第一爪片，第一爪片不受进浆按压管压力的自由状态下且其内端向轴线方向凸出进浆按压管并用于紧压注浆进管。

5.根据权利要求4所述的快接式单向止浆断裂阀装置，其特征在于：第一爪片沿第一通路的周向方向均匀设有两个以上。

6.根据权利要求4所述的快接式单向止浆断裂阀装置，其特征在于：

所述公端插接结构包括公端外插接环形筒和公端内插接筒；公端外插接环形筒和公端内插接筒的轴线均为单向止浆阀和断裂阀的轴线；

公端外插接环形筒具有公端径向外侧壁和公端径向内侧壁；

公端内插接筒的周向外壁作为公端径向内侧壁；

公端外插接环形筒和公端内插接筒的下游端均与第二阀体相连接，公端内插接筒的内部空腔作为第二通路的一部分，公端内插接筒的上游端开口作为第二进口；

公端外插接环形筒的公端径向外侧壁的上游部向轴线方向凸起设有外固定卡齿，在通过轴线的剖面上，外固定卡齿呈中间凸起高度大于上下游两侧凸起高度的第二梯形；

所述母端插接结构包括母端外插接环形筒和母端内插接筒；母端外插接环形筒和母端内插接筒的轴线均为单向止浆阀和断裂阀的轴线；

母端外插接环形筒具有母端径向外侧壁和母端径向内侧壁；

母端内插接筒的周向外壁作为母端径向内侧壁；

母端外插接环形筒和母端内插接筒的上游端均与第一阀体相连接，母端内插接筒的内部空腔作为第一通路的一部分，母端内插接筒的下游端开口作为第一出口；

母端外插接环形筒的母端径向内侧壁的中部设有外端开口的径向槽，径向槽的径向内端为槽底，槽底设有径向弹簧，径向弹簧的径向外端连接有内移动卡齿，在通过轴线的剖面上，内移动卡齿呈中间径向凸起高度大于上下游两侧径向凸起高度的第一梯形；第一梯形和第二梯形相匹配；

径向弹簧舒张状态下内移动卡齿的径向外端位于外固定卡齿的径向内端的外侧；

单向止浆阀和断裂阀相互插接或相互分离时，外固定卡齿和内移动卡齿在轴向方向上相互通过且外固定卡齿通过内移动卡齿径向压缩径向弹簧；

所述自动脱离卡接结构包括母端自脱离结构和公端自脱离结构；母端自脱离结构和公端自脱离结构用于在注浆压力低于预定脱离压力时将单向止浆阀和断裂阀锁定在一起，并在注浆压力大于等于预定脱离压力时使单向止浆阀和断裂阀相分离；

母端自脱离结构包括所述径向槽、径向弹簧和内移动卡齿；公端自脱离结构包括所述外固定卡齿。

7.根据权利要求6所述的快接式单向止浆断裂阀装置，其特征在于：出浆按压管的上游端部呈由下游向上游逐渐收缩的缩径结构从而形成倾斜的外表面，在出浆按压管向上游极限位置移动时通过倾斜的外表面逐渐使第二爪片扩张。

8.权利要求6中所述快接式单向止浆断裂阀装置的使用方法，其特征在于按以下步骤进行：

步骤1：按压出浆环形压柄11迫使第二爪片10沿径向方向向外偏移，将注浆出管21一端插入第二通路后，松开出浆环形压柄11，第二爪片10恢复原位后抱紧注浆出管21防止脱离，再将注浆出管21下游端连接注浆封孔器；

步骤2：按压进浆环形压柄20迫使第一爪片19沿径向方向向外偏移，将注浆进管22一端插入第一通路后松开进浆环形压柄20，第一爪片19恢复原位后抱紧注浆进管22防止脱离，再将注浆进管22另一端连接注浆泵；

步骤3：将第二进口3对接插入第一出口15内，在单向止浆阀与断裂阀对接插入过程中，在外固定卡齿2的挤压作用下，内移动卡齿13受力从而径向压缩径向弹簧14，迫使内移动卡齿13沿径向方向向内移动，当外固定卡齿2完全通过内移动卡齿13位置后，内移动卡齿13在径向弹簧14弹力作用下恢复原位，防止外固定卡齿2脱离；

步骤4：在注浆过程中，浆液由注浆进管22首先流入断裂阀中的第一通路内，在注浆压力下，浆液压力推动受力钢珠5沿浆液流动方向移动从而压缩轴向弹簧6，进而贯通第一通路和第二通路，浆液经镂空的支架7流入单向止浆阀后进入注浆出管21；

步骤5：随注浆量增加，所述装置管道内注浆压力持续增大，单向止浆阀和断裂阀之间的相互分离的力越大，外固定卡齿2对内移动卡齿13的径向压力逐渐增加，内移动卡齿13受力压缩径向弹簧14，使得内移动卡齿13沿径向方向向轴线方向移动；当内移动卡齿13向轴线方向的位移量达到最大时，内移动卡齿13被完全压入径向槽中，外固定卡齿2和内移动卡齿13在轴向方向上相互通过，单向止浆阀随即与断裂阀脱离，从而停止注浆作业，此时受力钢珠向上游方向紧压关阀用密封圈并关断第二通路，防止钻孔内浆液经第二通路释放至外界。

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