CN113914797A - 间歇充气式地浸铀矿井废液排出装置及方法 - Google Patents

Abstract

间歇充气式地浸铀矿井废液排出装置及方法，涉及地浸采铀相关机械领域。间歇充气式地浸铀矿井废液排出装置，包括包括壳体总成、活塞套总成、活塞、复位弹簧及井壁密封圈；壳体总成内部设有气液通道，气液通道在壳体总成的上下两端分别形成进气口和进水口；活塞套总成固定安装在壳体总成外部，活塞套总成内部与壳体总成外部之间形成活塞腔；活塞活动安装在活塞腔内。地浸铀矿井废液排出方法，应用于间歇充气式地浸铀矿井废液排出装置，用于在地浸铀矿井执行除垢操作后，排出地浸铀矿井内含有杂质的清洗废液。本发明相比传统的持续通气排废液的方式，既保证了废液排出效率，又大幅度降低了空压机的能耗。

Description

间歇充气式地浸铀矿井废液排出装置及方法

技术领域

本发明涉及地浸采铀相关机械领域，特别是一种间歇充气式地浸铀矿井废液排出装置及方法。

背景技术

地浸采铀是世界上十分先进的采矿技术，其基本原理是对可地浸砂岩型铀矿按一定网度布置地浸铀矿井(包括注液井和抽液井)，从注液井注入地浸液，使地浸液与铀矿石进行充分反应以形成含铀离子的溶液，含铀离子的溶液经过地层渗透进入抽液井中，将含铀离子的溶液经抽液井提出地表，在地表工厂进一步萃取铀。

地浸液通常呈酸性或碱性，地浸铀矿井中的地浸液一方面与矿层中的金属离子反应而产生絮状沉淀物，另一方面侵蚀矿层而产生细砂。絮状沉淀物及细砂容易附着在地浸铀矿井的井壁及沉积在注液井下部的过滤器上，一方面容易造成过滤器堵塞，另一方面容易造成注液井变狭窄。这些附着物如果不能得到及时、定期的清理，会使地浸铀矿井的渗透率降低，致使采铀效率大打折扣。

对地浸铀矿井进行除垢清洗后，需要将含有杂质的清洗废液从地浸铀矿井中排出，否则杂质会再次堵塞过滤器。目前常用的排出清洗废液的方法是：将风管插入地浸铀矿井中，插入深度为井内液面以下50m左右，风管上端口从井口伸出，并与高压风源(大功率空气压缩机)连通。排出废液时，启动大功率空气压缩机，使高压空气持续的从风管上端口输入，推开风管内的废液，从风管下端口排出，造成地浸铀矿井内的废液大幅度波动并从井口溢出，以达到排出废液的目的。

该方法存在以下不足之处：一方面，由于风管插入深度约为井内液面以下50m左右，需要较大的风压才能使风管内的空气顺利从风管下端口排出，并且，排液过程中需要高压风源持续运行，向风管内送入压缩空气，能耗较大；另一方面，由于风管插入深度约为井内液面以下200m左右，风压推动风管内的废液从风管下端口排出需要消耗巨大能量，这导致从风管下端口排出的气流并不会有很大的冲击力，也就难以将井壁上牢固附着的污垢冲刷下来；再一方面，由于风管的下端口朝下布置，从风管的下端口排出的气流首先会向下减速涌出，减速到零后，再向井口缓慢上升，而待排废液仅能通过上升的气流裹挟而向井口输送，这种情况下气流上升速度缓慢，提供的输送动力并不强劲，难以快速有效的将废液输送至井内上部区段。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，而提供一种间歇充气式地浸铀矿井废液排出装置及方法。它解决了传统的地浸铀矿井废液排出方式能耗较大、难以将井壁上牢固附着的污垢冲刷下来、难以快速有效的将废水输送至井内上部区段的问题。

本发明的技术方案是：间歇充气式地浸铀矿井废液排出装置，包括壳体总成、活塞套总成、活塞、复位弹簧及井壁密封圈；

壳体总成内部设有气液通道，气液通道在壳体总成的上下两端分别形成进气口和进水口，进水口上安装有单向阀，壳体总成中部设有从壳体总成外部贯通至气液通道的贯通孔；

活塞套总成固定安装在壳体总成外部，活塞套总成内部与壳体总成外部之间形成活塞腔，活塞套总成中部设有将活塞套总成内外部连通的分隔间隙，活塞套总成上端设有连通至活塞腔的上孔，活塞套总成的下端设有连通至活塞腔的下孔；

活塞活动安装在活塞腔内，并将活塞腔分隔为互不连通的下腔和上腔，下腔通过下孔与活塞套总成外部连通，上腔通过贯通孔与气液通道连通，上腔通过上孔与活塞套总成外部连通；活塞在活塞腔内移动，在第一位置和第二位置之间变换，进而使下腔和上腔的容积改变，当活塞处在第一位置时，下腔的容积变化至最大，上腔的容积变化至最小，当活塞处在第二位置时，下腔的容积变化至最小，上腔的容积变化至最大；

复位弹簧压缩设置在下腔中并套装在壳体总成上，其通过弹力迫使活塞保持在第一位置；

井壁密封圈设置在分隔间隙中并套装在活塞上，其随着活塞的移动而被活塞的轮廓带动而膨胀或收缩；当活塞处在第一位置时，井壁密封圈处于收缩状态并缩回分隔间隙；当活塞处在第二位置时，井壁密封圈处于膨胀状态并伸出分隔间隙。

本发明进一步的技术方案是：壳体总成包括从一端至另一端依次连接的进气套筒、上通气管、上拉紧套、下通气管和下拉紧套；进气套筒、上通气管、上拉紧套、下通气管和下拉紧套均呈两端敞口的管形；所述气液通道由上通气管的内孔、下通气管的内孔、下拉紧套的内孔依次连通而形成；所述贯通孔设在下通气管上；所述进气口位于上通气管的内孔一端；所述进水口位于下拉紧套的内孔一端；

相应的，复位弹簧套装在下通气管上。

本发明再进一步的技术方案是：进气套筒的前端内孔中设有内螺纹，上通气管的前端外部设有带有外螺纹的锥面，进气套筒的内螺纹与上通气管的外螺纹相对布置，从而在两者之间形成环形夹层。

本发明更进一步的技术方案是：壳体总成还包括钢缆连接管；钢缆连接管下端固定连接在进气套筒的上端外壁上，上端敞口，钢缆连接管的内孔分别与环形夹层和进气口连通，钢缆连接管的上端外壁上固定安装有两个等高且相对布置的穿耳，穿耳上设有供钢缆穿过的穿孔。

本发明更进一步的技术方案是：活塞套总成包括上部分体和下部分体；上部分体和下部分体均呈一端封闭另一端敞口的套筒形，上部分体和下部分体分别在封闭一端的中心处设有孔A和孔B；上部分体和下部分体分别通过孔A和孔B套装并固连在下通气管上，上部分体和下部分体的开口一端相对并间隔布置；所述活塞腔由上部分体的内壁、下部分体的内壁、下通气管的外壁合围而成；所述分隔间隙为上部分体开口一端与下部分体的开口一端之间的间隙；所述上孔设在上部分体上；所述下孔设在下部分体上。

本发明更进一步的技术方案是：活塞呈两端开口的套筒形，其内孔两端分别设有密封孔段和定位孔段，其外壁上从一端至另一端设有依次连接的上密封面段、导向锥面段和下密封面段，上密封面段的直径大于下密封面段的直径；活塞活动安装在活塞腔内，活塞的密封孔段与下通气管的外壁之间设置有内密封圈，活塞的上密封面段与上部分体的内壁面之间设有外密封圈A，活塞的下密封面段与下部分体的内壁面之间设有外密封圈B；

当活塞在活塞腔内移动时，活塞始终通过外密封圈A与上部分体之间形成密封，活塞始终通过外密封圈B与下部分体之间形成密封，活塞始终通过内密封圈与下通气管之间形成密封；当活塞处于第一位姿时，井壁密封圈处在活塞的导向锥面段上，或活塞的下密封面段上，或活塞的导向锥面段与下密封面段的交界处；当活塞处在第二位姿时，井壁密封圈处在活塞的导向锥面段上，或活塞的上密封面段上，或活塞的导向锥面段与上密封面段的交界处。

本发明的技术方案是：一种地浸铀矿井废液排出方法，应用于上述的间歇充气式地浸铀矿井废液排出装置，用于在地浸铀矿井执行除垢操作后，排出地浸铀矿井内含有杂质的清洗废液；下文将 “间歇充气式地浸铀矿井废液排出装置”简称为“废液排出装置”；

步骤如下：

S01，前期准备工作：

a、将吊塔和空压机安装在井口外部的地面上，吊塔包括收放线器和连接在收放线器下端的多条钢缆；将风管一端连接在进气口上，另一端连接在空压机上；将钢缆末端通过挂钩连接在进气套筒的吊环上，并确保钢缆与吊环一一对应；

b、调整钢缆位置和长度，一方面使废液排出装置的进气口呈竖直朝上的姿态，另一方面使废液排出装置的中心线与地浸铀矿井的中心线重合；

c、同步调整每条钢缆的长度，将废液排出装置下放至地浸铀矿井的过滤器区段；

S02，充气：

启动空压机，压缩空气依次通过风管、进气口、气液通道、贯通孔，进入上腔，使上腔内的压力陡然增大；则同步触发以下四项动作：

a、上腔内的一部分空气和液体通过上孔排出，出流方向朝向地浸铀矿井的上方；

b、活塞被陡然增大的压力推动，克服复位弹簧的弹力而向下移动，从第一位置移动至第二位置；

c、随着活塞的移动，井壁密封圈从收缩状态变为膨胀状态，通过与地浸铀矿井的井壁紧密接触而将地径铀矿井隔断；

d、随着活塞的移动，下腔的空气和液体通过下孔排出下腔，出流方向朝向地浸铀矿井的下方；

S03，停气：

暂停空压机，以停止向上腔中通入压缩空气，使上腔中的压力陡然降低，形成负压；则同时触发以下四项动作：

a、活塞在复位弹簧的弹力作用下向上移动，从第二位置移动至第一位置；

b、随着活塞的移动，井壁密封圈从膨胀状态变为收缩状态，以解除地径铀矿井的隔断状态；

c、随着活塞的移动，下腔的容积扩大而形成负压，在下腔的负压作用下，地浸铀矿井内的部分废液通过下孔进入下腔；

d、在上腔中的负压作用下，地浸铀矿井内的部分废液依次通过单向阀、进水口、气液通道、贯通孔，进入上腔，再随着活塞推动而从上孔排出上腔，出流方向朝向地浸铀矿井的上方。

本发明进一步的技术方案是：重复S02-S03步骤即实现将地浸铀矿井内特定深度的废液持续的向上输送，并最终从地浸铀矿井的井口溢出。

本发明进一步的技术方案是：S01步骤中，风管为可塑性变形的PE管，连接风管时，将风管的端口拧转安装在上通气管前端的外螺纹上，一方面，上通气管通过位于前端的锥面对风管的端口进行扩张，提升了风管与上通气管的连接紧密度，另一方面，拧转风管时，风管的端口内壁与上通气管前端的外螺纹摩擦，从而在风管的端口内壁上塑形出内螺纹，提升了风管与上通气管的连接牢固性，再一方面，拧转风管时，风管的端口外壁与进气套筒前端的内螺纹摩擦，从而在风管的端口外壁上塑形出外螺纹，使风管与进气套筒产生螺纹连接关系。

本发明再进一步的技术方案是：S02步骤中，钢缆收束套件包括槽形板和螺栓；槽形包括U形槽部和连接在U形槽部两侧边缘处的翻边部，两条翻边部分别向U形槽部的两外侧水平伸出；槽形板的数量为两条，两条槽形板相对布置，并分别在两组相对的翻边部处通过螺栓连接，并通过两个相对U形槽部共同形成约束通道；安装钢缆收束套件时，将两条槽形板相对布置环抱在风管和两条呈U形的钢缆外部，使风管和两条钢缆包容在约束通道内，然后在两组相对的翻边部处分别拧入螺栓，通过调节螺栓改变约束通道的大小，进而使两条槽形板的U形槽部压紧风管和两条钢缆，从而实现将钢缆收束套件固定安装在风管和两条钢缆的外部。

本发明更进一步的的技术方案是：S02步骤中，下放废液排出装置时，地浸铀矿井内液体通过下孔与下腔中的空气连通，通过下腔中的空气为废液排出装置提供了一定的浮力，以减轻吊塔的承重负担。

本发明更进一步的的技术方案是：S02步骤中，下放废液排出装置时，由于活塞套总成的外表面与地浸铀矿井的井壁之间形成环形间隙，故在地浸铀矿井内，位于废液排出装置上端和下端的液体可通过所述环形间隙连通。

本发明更进一步的的技术方案是：S02步骤中，由于清洗地浸铀矿井产生的废液集中在过滤器区段，故废液排出装置的下放深度以单向阀位于位于过滤器上方0～3m为准。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、其用于在地浸铀矿井执行除垢操作后，排出地浸铀矿井内含有杂质的清洗废液。其在一个工作周期内包含充气和停气两个阶段，两个阶段内均包含了排出废液的动作。相比传统的持续通气排废液的方式，既保证了废液排出效率，又大幅度降低了空压机(空气压缩机)的能耗。

2、在工作周期内的停气阶段中，井内废液在负压作用下被吸入上腔，再通过向上移动中的活塞的推动，从上腔上端的上孔中排出。上腔中的负压和向上移动的活塞共同提供了将废液向上输送的驱动力。相比传统的仅通过气流裹挟废液向上输送的方式，大幅提升了地浸铀矿井内废液向上输送的效率。

3、在工作周期内的充气阶段中，随着活塞的移动，下腔的空气和液体通过下孔排出下腔，出流方向朝向地浸铀矿井的下方，既起到了冲刷地浸铀矿井井壁的作用，又起到了扰动水流避免液体中的杂质沉积的效果。

4、一个工作周期内包含的两次排出废液均通过上孔排出，出流方向朝向地浸铀矿井的上方，既起到了冲刷地浸铀矿井井壁的作用，又推动了井内废液波动并从井口溢出。

以下结合图和实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为本发明在活塞处于第一位置时的状态图；

图2为本发明在活塞处于第二位置时的状态图；

图3为活塞的结构示意图；

图4为图3的A-A剖视图；

图5为本发明在使用状态下与地浸铀矿井的位置关系示意图；

图6为本发明在使用状态下与风管和钢缆的连接关系示意图；

图7为图6的B-B剖视图；

图8为钢缆收束套件的结构示意图；

图9为图8的左视图。

图例说明：钢缆连接管10；穿耳101；穿孔1011；进气套筒11；上通气管12；上拉紧套13；下通气管14；贯通孔141；下拉紧套15；气液通道16；进气口161；进水口162；单向阀17；上部分体21；上孔211；下部分体22；下孔221；下腔231；上腔232；活塞3；密封孔段31；定位孔段32；上密封面段33；导向锥面段34；下密封面段35；复位弹簧4；井壁密封圈5；收放线器61；钢缆62；风管7；地浸铀矿井8；槽形板91；螺栓92。

具体实施方式

实施例1：

如图1-4所示，间歇充气式地浸铀矿井废液排出装置，包括壳体总成、活塞套总成、活塞3、复位弹簧4及井壁密封圈5。

壳体总成包括从一端至另一端依次连接的进气套筒11、上通气管12、上拉紧套13、下通气管14和下拉紧套15。进气套筒11、上通气管12、上拉紧套13、下通气管14和下拉紧套15均呈两端敞口的管形。上通气管12的内孔、下通气管14的内孔、下拉紧套15的内孔依次连通而形成气液通道16，气液通道16的两端分别为进气口161和进水口162，进气口161位于上通气管12的内孔一端，进水口162位于下拉紧套15的内孔一端，进水口162上安装有单向阀17。由于单向阀17的设置，壳体总成外部的液体可通过单向阀进入气液通道16，气液通道16内的液体无法通过单向阀17排出到壳体总成外部。下通气管14上设有贯通孔141，贯通孔141从下通气管14的外表面贯通至下通气管14的内孔中。

活塞套总成固定安装在壳体总成外部，活塞套总成内部与壳体总成外部之间形成活塞腔，活塞套总成中部设有将活塞套总成内外部连通的分隔间隙，活塞套总成上端设有连通至活塞腔的上孔211，活塞套总成的下端设有连通至活塞腔的下孔221。活塞套总成包括上部分体21和下部分体22，上部分体21和下部分体22均呈一端封闭另一端敞口的套筒形，上部分体21和下部分体22分别在封闭一端的中心处设有孔A和孔B。上部分体21和下部分体22分别通过孔A和孔B套装并固连在下通气管14上，上部分体21和下部分体22的开口一端相对并间隔布置。所述活塞腔由上部分体21的内壁、下部分体22的内壁、下通气管14的外壁合围而成。所述分隔间隙为上部分体21开口一端与下部分体22的开口一端之间的间隙。所述上孔211设在上部分体21上。所述下孔221设在下部分体22上。

活塞3呈两端开口的套筒形，其内孔两端分别设有密封孔段31和定位孔段32，其外壁上从一端至另一端设有依次连接的上密封面段33、导向锥面段34和下密封面段35，上密封面段33的直径大于下密封面段35的直径。

活塞3活动安装在活塞腔内，并将活塞腔分隔为互不连通的下腔231和上腔232，下腔231通过下孔221与活塞套总成外部连通，上腔232通过贯通孔141与气液通道16连通，上腔232通过上孔211与活塞套总成外部连通。

活塞3的密封孔段31与下通气管14的外壁之间设置有内密封圈，活塞3的上密封面段33与上部分体21的内壁面之间设有外密封圈A，活塞3的下密封面段35与下部分体22的内壁面之间设有外密封圈B。当活塞3在活塞腔内移动时，活塞3始终通过外密封圈A与上部分体21之间形成密封，活塞3始终通过外密封圈B与下部分体22之间形成密封，活塞3始终通过内密封圈与下通气管14之间形成密封。

当活塞3在活塞腔内移动时，在第一位置和第二位置之间变换，进而使下腔231和上腔232的容积改变，当活塞处在第一位置时，下腔231的容积变化至最大，上腔232的容积变化至最小，当活塞3处在第二位置时，下腔231的容积变化至最小，上腔232的容积变化至最大。

复位弹簧4压缩设置在下腔231中并套装在下通气管14上，其通过弹力迫使活塞3保持在第一位置。

井壁密封圈5设置在分隔间隙中并套装在活塞3上，其随着活塞3的移动而被活塞3的轮廓带动而膨胀或收缩。当活塞处在第一位置时，井壁密封圈5处于收缩状态并缩回分隔间隙，此时，井壁密封圈5处在活塞3的下密封面段35上。当活塞3处在第二位置时，井壁密封圈5处于膨胀状态并伸出分隔间隙，此时，井壁密封圈5处在活塞3的上密封面段33上。

优选，进气套筒11的前端内孔中设有内螺纹，上通气管12的前端外部设有带有外螺纹的锥面，进气套筒11的内螺纹与上通气管12的外螺纹相对布置，从而在两者之间形成环形夹层。

优选，设定贯通孔141的数量为a个，贯通孔141的径向截面积为b，上孔211的数量为c个，上孔211的径向截面积为d，则有ab＞2cd。

优选，壳体总成还还包括钢缆连接管10(钢缆连接管10可以是一条一体成型的管，也可以是多段管焊接而成)；钢缆连接管10下端固定连接在进气套筒11的上端外壁上，上端敞口，钢缆连接管10的内孔分别与环形夹层和进气口161连通，钢缆连接管10的上端外壁上固定安装有两个等高且相对布置的穿耳101，穿耳101上设有供钢缆穿过的穿孔1011。

优选，上部分体21的内腔中设有环形台阶212，当活塞处在第一位置时，活塞一端与环形台212阶相抵。

简述本发明的使用：如图5-7所示，一种地浸铀矿井废液排出方法，应用于间歇充气式地浸铀矿井废液排出装置，用于在地浸铀矿井执行除垢操作后，排出地浸铀矿井内含有杂质的清洗废液；下文将 “间歇充气式地浸铀矿井废液排出装置”简称为“废液排出装置”。

步骤如下：

S01，连接风管和钢缆：

a、将吊塔和空压机(图中未示出)安装在地浸铀矿井8的井口外部的地面上，吊塔包括收放线器61和连接在收放线器61下端的两条钢缆62；

b、将风管7一端连接在进气口上，另一端连接在空压机上；

c、将两条钢缆62一端分别连接在收放线器61上，另一端分别穿过钢缆连接管10的两个穿孔1011后，连接在收放线器61上，两条钢缆62完成连接后均呈U形，并对称分布在风管7两侧。

S02，下放废液排出装置：

a、收放线器61动作，将两条钢缆62同步放线，使废液排出装置通过地浸铀矿井8的井口向下平缓放入；

b、每下放50～60m，于地浸铀矿井8的井口上方，将一套钢缆收束套件固定安装在风管7和两条钢缆62的外部，通过钢缆收束套件约束两条钢缆62的位置，以避免钢缆62剐蹭地径铀矿井的井壁；并且，钢缆收束套件尺寸小于小于地浸铀矿井8的内径，不会阻碍废液排出装置的下放过程；

c、当废液排出装置下放抵达预定深度后，收放线器61停止动作。

S03，充气：

启动空压机，压缩空气依次通过风管7、进气口161、气液通道16、贯通孔141，进入上腔232，使上腔232内的压力陡然增大；则同步触发以下四项动作：

1、上腔232内的一部分空气和液体通过上孔211排出，出流方向朝向地浸铀矿井8的上方；

2、活塞3被陡然增大的压力推动，克服复位弹簧4的弹力而向下移动，从第一位置移动至第二位置；

3、随着活塞的移动，井壁密封圈5从收缩状态变为膨胀状态，通过与地浸铀矿井8的井壁紧密接触而将地径铀矿井8隔断；

4、随着活塞3的移动，下腔231的空气和液体通过下孔221排出下腔231，出流方向朝向地浸铀矿井8的下方。

S04，停气：

暂停空压机，以停止向上腔232中通入压缩空气，使上腔232中的压力陡然降低，形成负压；则同时触发以下四项动作：

1、活塞3在复位弹簧4的弹力作用下向上移动，从第二位置移动至第一位置；

2、随着活塞3的移动，井壁密封圈5从膨胀状态变为收缩状态，以解除地径铀矿井8的隔断状态；

3、随着活塞3的移动，下腔231的容积扩大而形成负压，在下腔231的负压作用下，地浸铀矿井8内的部分废液通过下孔221进入下腔231；

4、在上腔232中的负压作用下，地浸铀矿井8内的部分废液依次通过单向阀17、进水口162、气液通道16、贯通孔141，进入上腔232，再随着活塞3推动而从上孔211排出上腔232，出流方向朝向地浸铀矿井8的上方。

重复S03-S04步骤即实现将地浸铀矿井8内特定深度的废液持续的向上输送，并最终从地浸铀矿井8的井口溢出。

优选，S01步骤中，风管7为可塑性变形的PE管，连接风管7时，将风管7的端口拧转安装在上通气管12前端的外螺纹上，一方面，上通气管12通过位于前端的锥面对风管7的端口进行扩张，提升了风管7与上通气管12的连接紧密度，另一方面，拧转风管7时，风管7的端口内壁与上通气管12前端的外螺纹摩擦，从而在风管7的端口内壁上塑形出内螺纹，提升了风管7与上通气管12的连接牢固性，再一方面，拧转风管7时，风管7的端口外壁与进气套筒11前端的内螺纹摩擦，从而在风管7的端口外壁上塑形出外螺纹，使风管7与进气套筒11产生螺纹连接关系。

优选，S02步骤中，下放废液排出装置时，地浸铀矿井8内液体通过下孔221与下腔231中的空气连通，通过下腔231中的空气为废液排出装置提供了一定的浮力，以减轻吊塔的承重负担。

优选，S02步骤中，下放废液排出装置时，由于活塞套总成的外表面与地浸铀矿井8的井壁之间形成环形间隙，故在地浸铀矿井8内，位于废液排出装置上端和下端的液体可通过所述环形间隙连通。

优选，S02步骤中，由于清洗地浸铀矿井8产生的废液集中在过滤器区段，故废液排出装置的下放深度以单向阀17位于位于过滤器上方0-3m为准。

优选，S02步骤中，如图8-9所示，钢缆收束套件包括槽形板91和螺栓92。槽形板91包括U形槽部和连接在U形槽部两侧边缘处的翻边部，两条翻边部分别向U形槽部的两外侧水平伸出。槽形板91的数量为两条，两条槽形板91相对布置，并分别在两组相对的翻边部处通过螺栓连接，并通过两个相对U形槽部共同形成约束通道。安装钢缆收束套件时，将两条槽形板91相对布置环抱在风管7和两条呈U形的钢缆62外部，使风管7和两条钢缆62包容在约束通道内，然后在两组相对的翻边部处分别拧入螺栓92，通过调节螺栓92改变约束通道的大小，进而使两条槽形板91的U形槽部压紧风管7和两条钢缆62，从而实现将钢缆收束套件固定安装在风管7和两条钢缆62的外部。

Claims (12)

1.间歇充气式地浸铀矿井废液排出装置，其特征是：包括壳体总成、活塞套总成、活塞、复位弹簧及井壁密封圈；

壳体总成内部设有气液通道，气液通道在壳体总成的上下两端分别形成进气口和进水口，进水口上安装有单向阀，壳体总成中部设有从壳体总成外部贯通至气液通道的贯通孔；

活塞套总成固定安装在壳体总成外部，活塞套总成内部与壳体总成外部之间形成活塞腔，活塞套总成中部设有将活塞套总成内外部连通的分隔间隙，活塞套总成上端设有连通至活塞腔的上孔，活塞套总成的下端设有连通至活塞腔的下孔；

活塞活动安装在活塞腔内，并将活塞腔分隔为互不连通的下腔和上腔，下腔通过下孔与活塞套总成外部连通，上腔通过贯通孔与气液通道连通，上腔通过上孔与活塞套总成外部连通；活塞在活塞腔内移动，在第一位置和第二位置之间变换，进而使下腔和上腔的容积改变，当活塞处在第一位置时，下腔的容积变化至最大，上腔的容积变化至最小，当活塞处在第二位置时，下腔的容积变化至最小，上腔的容积变化至最大；

复位弹簧压缩设置在下腔中并套装在壳体总成上，其通过弹力迫使活塞保持在第一位置；

井壁密封圈设置在分隔间隙中并套装在活塞上，其随着活塞的移动而被活塞的轮廓带动而膨胀或收缩；当活塞处在第一位置时，井壁密封圈处于收缩状态并缩回分隔间隙；当活塞处在第二位置时，井壁密封圈处于膨胀状态并伸出分隔间隙。

2.如权利要求1所述的间歇充气式地浸铀矿井废液排出装置，其特征是：壳体总成包括从一端至另一端依次连接的进气套筒、上通气管、上拉紧套、下通气管和下拉紧套；进气套筒、上通气管、上拉紧套、下通气管和下拉紧套均呈两端敞口的管形；所述气液通道由上通气管的内孔、下通气管的内孔、下拉紧套的内孔依次连通而形成；所述贯通孔设在下通气管上；所述进气口位于上通气管的内孔一端；所述进水口位于下拉紧套的内孔一端；

相应的，复位弹簧套装在下通气管上。

3.如权利要求2所述的间歇充气式地浸铀矿井废液排出装置，其特征是：进气套筒的前端内孔中设有内螺纹，上通气管的前端外部设有带有外螺纹的锥面，进气套筒的内螺纹与上通气管的外螺纹相对布置，从而在两者之间形成环形夹层。

4.如权利要求3所述的间歇充气式地浸铀矿井废液排出装置，其特征是：壳体总成还包括钢缆连接管；钢缆连接管下端固定连接在进气套筒的上端外壁上，上端敞口，钢缆连接管的内孔分别与环形夹层和进气口连通，钢缆连接管的上端外壁上固定安装有两个等高且相对布置的穿耳，穿耳上设有供钢缆穿过的穿孔。

5.如权利要求2-4中任一项所述的间歇充气式地浸铀矿井废液排出装置，其特征是：活塞套总成包括上部分体和下部分体；上部分体和下部分体均呈一端封闭另一端敞口的套筒形，上部分体和下部分体分别在封闭一端的中心处设有孔A和孔B；上部分体和下部分体分别通过孔A和孔B套装并固连在下通气管上，上部分体和下部分体的开口一端相对并间隔布置；所述活塞腔由上部分体的内壁、下部分体的内壁、下通气管的外壁合围而成；所述分隔间隙为上部分体开口一端与下部分体的开口一端之间的间隙；所述上孔设在上部分体上；所述下孔设在下部分体上。

6.如权利要求5所述的间歇充气式地浸铀矿井废液排出装置，其特征是：活塞呈两端开口的套筒形，其内孔两端分别设有密封孔段和定位孔段，其外壁上从一端至另一端设有依次连接的上密封面段、导向锥面段和下密封面段，上密封面段的直径大于下密封面段的直径；活塞活动安装在活塞腔内，活塞的密封孔段与下通气管的外壁之间设置有内密封圈，活塞的上密封面段与上部分体的内壁面之间设有外密封圈A，活塞的下密封面段与下部分体的内壁面之间设有外密封圈B；

当活塞在活塞腔内移动时，活塞始终通过外密封圈A与上部分体之间形成密封，活塞始终通过外密封圈B与下部分体之间形成密封，活塞始终通过内密封圈与下通气管之间形成密封；

当活塞处于第一位姿时，井壁密封圈处在活塞的导向锥面段上，或活塞的下密封面段上，或活塞的导向锥面段与下密封面段的交界处；

当活塞处在第二位姿时，井壁密封圈处在活塞的导向锥面段上，或活塞的上密封面段上，或活塞的导向锥面段与上密封面段的交界处。

7.地浸铀矿井废液排出方法，应用于权利要求6所述的间歇充气式地浸铀矿井废液排出装置，用于在地浸铀矿井执行除垢操作后，排出地浸铀矿井内含有杂质的清洗废液；下文将 “间歇充气式地浸铀矿井废液排出装置”简称为“废液排出装置”；

其特征是，步骤如下：

S01，连接风管和钢缆：

a、将吊塔和空压机安装在地浸铀矿井的井口外部的地面上，吊塔包括收放线器和连接在收放线器下端的两条钢缆；

b、将风管一端连接在进气口上，另一端连接在空压机上；

c、将两条钢缆一端分别连接在收放线器上，另一端分别穿过钢缆连接管的两个穿孔后，连接在收放线器上，两条钢缆完成连接后均呈U形，并对称分布在风管两侧；

S02，下放废液排出装置：

a、收放线器动作，将两条钢缆同步放线，使废液排出装置通过地浸铀矿井的井口向下平缓放入；

b、每下放50～60m，于地浸铀矿井的井口上方，将一套钢缆收束套件固定安装在风管和两条钢缆的外部，通过钢缆收束套件约束两条钢缆的位置，以避免钢缆62剐蹭地径铀矿井的井壁；并且，钢缆收束套件尺寸小于小于地浸铀矿井的内径，不会阻碍废液排出装置的下放过程；

c、当废液排出装置下放抵达预定深度后，收放线器停止动作；

S03，充气：

启动空压机，压缩空气依次通过风管、进气口、气液通道、贯通孔，进入上腔，使上腔内的压力陡然增大；则同步触发以下四项动作：

1、上腔内的一部分空气和液体通过上孔排出，出流方向朝向地浸铀矿井的上方；

2、活塞被陡然增大的压力推动，克服复位弹簧的弹力而向下移动，从第一位置移动至第二位置；

3、随着活塞的移动，井壁密封圈从收缩状态变为膨胀状态，通过与地浸铀矿井的井壁紧密接触而将地径铀矿井隔断；

4、随着活塞的移动，下腔的空气和液体通过下孔排出下腔，出流方向朝向地浸铀矿井的下方；

S04，停气：

暂停空压机，以停止向上腔中通入压缩空气，使上腔中的压力陡然降低，形成负压；则同时触发以下四项动作：

1、活塞在复位弹簧的弹力作用下向上移动，从第二位置移动至第一位置；

2、随着活塞的移动，井壁密封圈从膨胀状态变为收缩状态，以解除地径铀矿井的隔断状态；

3、随着活塞的移动，下腔的容积扩大而形成负压，在下腔的负压作用下，地浸铀矿井内的部分废液通过下孔进入下腔；

4、在上腔中的负压作用下，地浸铀矿井内的部分废液依次通过单向阀、进水口、气液通道、贯通孔，进入上腔，再随着活塞推动而从上孔排出上腔，出流方向朝向地浸铀矿井的上方；

重复S03～S04步骤即实现将地浸铀矿井内特定深度的废液持续的向上输送，并最终从地浸铀矿井的井口溢出。

8.如权利要求7所述的地浸铀矿井废液排出方法，其特征是：S01步骤中，风管为可塑性变形的PE管，连接风管时，将风管的端口拧转安装在上通气管前端的外螺纹上，一方面，上通气管通过位于前端的锥面对风管的端口进行扩张，提升了风管与上通气管的连接紧密度，另一方面，拧转风管时，风管的端口内壁与上通气管前端的外螺纹摩擦，从而在风管的端口内壁上塑形出内螺纹，提升了风管与上通气管的连接牢固性，再一方面，拧转风管时，风管的端口外壁与进气套筒前端的内螺纹摩擦，从而在风管的端口外壁上塑形出外螺纹，使风管与进气套筒产生螺纹连接关系。

9.如权利要求8所述的地浸铀矿井废液排出方法，其特征是：S02步骤中，钢缆收束套件包括槽形板和螺栓；槽形包括U形槽部和连接在U形槽部两侧边缘处的翻边部，两条翻边部分别向U形槽部的两外侧水平伸出；槽形板的数量为两条，两条槽形板相对布置，并分别在两组相对的翻边部处通过螺栓连接，并通过两个相对U形槽部共同形成约束通道；安装钢缆收束套件时，将两条槽形板相对布置环抱在风管和两条呈U形的钢缆外部，使风管和两条钢缆包容在约束通道内，然后在两组相对的翻边部处分别拧入螺栓，通过调节螺栓改变约束通道的大小，进而使两条槽形板的U形槽部压紧风管和两条钢缆，从而实现将钢缆收束套件固定安装在风管和两条钢缆的外部。

10.如权利要求9所述的地浸铀矿井废液排出方法，其特征是：S02步骤中，下放废液排出装置时，地浸铀矿井内液体通过下孔与下腔中的空气连通，通过下腔中的空气为废液排出装置提供了一定的浮力，以减轻吊塔的承重负担。

11.如权利要求10所述的地浸铀矿井废液排出方法，其特征是：S02步骤中，下放废液排出装置时，由于活塞套总成的外表面与地浸铀矿井的井壁之间形成环形间隙，故在地浸铀矿井内，位于废液排出装置上端和下端的液体可通过所述环形间隙连通。

12.如权利要求11所述的地浸铀矿井废液排出方法，其特征是：S02步骤中，由于清洗地浸铀矿井产生的废液集中在过滤器区段，故废液排出装置的下放深度以单向阀位于位于过滤器上方0～3m为准。

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