CN114320326B - 一种适用于煤层作业的顶管机排渣设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于煤层作业的顶管机排渣设备，包括渣石分离装置，渣石分离装置包括扭转电机，扭转电机与渣石分离仓壁面固定连接；扭转电机前侧转动连接有转轴二；转轴二前端设置有齿轮，齿轮外侧啮合连接有齿圈一；齿圈一外侧啮合连接有齿圈二；齿圈一和齿圈二的后侧分别固定连接有大块渣石筛筒与小块渣石筛筒；渣石分离装置后侧设置有大块渣石排渣管；大块渣石筛筒外表面四周设置有凸起。本发明通过渣石分离装置有效地分离出渣石，使得泥浆的排出不会应该渣石堵塞而停止机器的运行，大大的提高了工作效率；通过大块渣石筛筒之间的相对搅磨运动，在进行筛分的同时对渣石打碎研磨，提高小渣石筛分出料效率。

Description

一种适用于煤层作业的顶管机排渣设备

技术领域

本发明属于煤层顶管机施工领域，尤其涉及一种适用于煤层作业的顶管机排渣设备。

背景技术

顶管机作业因其独特的高工作压力、复杂地下环境适应能力强等优势广泛用于隧道，地下煤层隧道构建施工中，现有顶管机排渣技术中泥浆与渣石混合在一起通过螺旋输送机排出，而泥浆中含有的大块渣石会堵塞输送机，导致顶管机停机对输送机清理影响施工效率，且因为在煤层中作业，渣石中含有大量煤炭，如果对大渣石进行地下破碎处理比较浪费时间，而且能耗较高；由于顶管机在环境复杂的煤层中作业，极易出现瓦斯爆炸，泥浆喷涌等现象，不仅影响了施工进度，而且还会危及工作人员生命安全。因此，需要排渣装置优化，对大型渣石进行筛选，同时对小渣石进行分离输送，以确保排浆管路中的渣石能够顺畅排出，防止出现瓦斯爆炸解决泥浆喷涌现象是亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于煤层作业的顶管机排渣设备，通过对顶管机排渣设备进行改造，使该设备能够完成渣石与泥浆分离排渣工作流程，并且将分离出的渣石与煤炭排出，降低煤炭浪费。通过对顶管机整体工作流程的设计，解决煤层瓦斯爆炸问题和泥浆喷涌现象，解决施工效率低的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种适用于煤层作业的顶管机排渣设备，包括顶管机主体，顶管机主体前侧由刀盘和土仓组成，土仓外部设有驱动电机，驱动电机与转轴一连接，转轴一与筛石板连接；

土仓通过隔板分割成前后两个区域，土仓靠近刀盘的一侧区域设置有筛石板，土仓的另一侧区域内设置有渣石分离仓、渣石收集仓与泥浆收集仓；

筛石板用于将大于筛石板孔径的渣石煤炭与泥浆分离出来，并通过隔板上端的开口进入渣石分离仓；

渣石分离仓内设有渣石分离装置，渣石分离装置包括扭转电机，扭转电机与渣石分离仓壁面固定连接；扭转电机前侧转动连接有转轴二；转轴二前端设置有齿轮，齿轮外侧啮合连接有三个齿圈一；三个齿圈一外侧啮合连接有齿圈二；三个齿圈一和齿圈二的后侧分别固定连接有大块渣石筛筒与小块渣石筛筒，大块渣石筛筒设置于小块渣石筛筒内部；

大块渣石筛筒上设置有大块渣石筛孔，小块渣石筛筒上设置有小块渣石筛孔，其中大块渣石筛孔的直径大于小块渣石筛孔；

渣石分离装置后侧设置有大块渣石排渣管；大块渣石筛筒外表面四周设置有凸起。

作为本发明的进一步方案，土仓内渣石分离仓上方设置有防爆气压平衡仓，防爆气压平衡仓设有防泥沙气窗，防爆气压平衡仓内部设有瓦斯抽气管与通气管，防爆气压平衡仓底部设有输水管，输水管通入渣石分离仓中。

作为本发明的进一步方案，所述渣石收集仓内部并排设有小块渣石收集箱和大块渣石收集箱；

小块渣石收集箱内渣石通过小块渣石排渣管排出，大块渣石收集箱收集的渣石通过大块渣石排渣槽排出。

作为本发明的进一步方案，大块渣石筛筒通过大块渣石排渣管与大块渣石收集箱连通，小块渣石筛筒与小块渣石收集箱连通。

作为本发明的进一步方案，靠近泥浆收集仓前侧开设有泥浆进入口，泥浆收集仓后侧设置有泥浆排出管。

(1)本发明的有益效果：

(2)本发明通过渣石分离装置有效地分离出渣石，使得泥浆的排出不会因为渣石堵塞而停止机器的运行，大大的提高了工作效率；

(3)通过大块渣石筛筒之间的相对搅磨运动，在进行筛分的同时对渣石打碎研磨，提高小渣石筛分出料效率，同时便于地下运输；

(4)渣石分离装置通过大块渣石筛筒与小块渣石筛筒相对运动，提高不同大小的渣石的筛分效果；

(5)本发明通过对土仓的防瓦斯爆炸设计使本发明更好的适用于煤层的复杂环境；

(6)通过对水循环系统的有效利用，防止分离装置温度过高与煤层瓦斯接触产生爆炸的危险同时还解决了泥浆排出时淤积的问题；

(7)通过将泥浆中的渣石分离，剩余的泥浆可利用管道排出，有效地解决泥浆喷涌的问题；

(8)分离装置对渣石的分级分离效果提升。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明一种适用于煤层作业的顶管机排渣设备整体结构示意图；

图2为本发明一种适用于煤层作业的顶管机排渣设备局部结构示意图；

图3为本发明渣石分离装置正视图；

图4为本发明渣石分离装置结构示意图；

图5为本发明渣石分离装置传动示意图；

图6为本发明大块渣石筛筒结构示意图；

图中：1、顶管机主体；2、刀盘；21、支撑柱；22、转轴一；23、筛石板；24、隔板；25、驱动电机；3、土仓；31、防爆气压平衡仓；32、渣石分离仓；33、渣石收集仓；34、泥浆收集仓；311、防泥沙气窗；312、瓦斯抽气管；313、通气管；314、输水管；321、渣石分离装置；3211、齿轮；3212、齿圈一；3213、转轴二；3214、小块渣石筛筒；3215、大块渣石筛孔；3216、大块渣石筛筒；3217、挡板；3218、扭转电机；3219、大块渣石排渣管；3220、齿圈二；331、小块渣石收集箱；3311、小块渣石排渣管；332、大块渣石收集箱；3321、大块渣石排渣槽；341、泥浆进入口；342、泥浆排出管。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种适用于煤层作业的顶管机排渣设备，包括：顶管机主体1、刀盘2、支撑柱21、转轴一22、筛石板23、隔板24、驱动电机25、土仓3、防爆气压平衡仓31、渣石分离仓32、渣石收集仓33、泥浆收集仓34；

所述顶管机主体1前侧由刀盘2和土仓3组成，土仓3外部设有驱动电机25，转轴一22与驱动电机25连接，筛石板23与转轴一22连接；

所述防爆气压平衡仓31设置于土仓3上部，渣石分离仓32位于防爆气压平衡仓31下部，渣石收集仓33紧贴渣石分离仓32收集分离出的渣石，泥浆收集仓34位于土仓3最底位置；

如图2所示，防爆气压平衡仓31设有防泥沙气窗311，内部设有瓦斯抽气管312，通气管313，防爆气压平衡仓31底部设有输水管314通入渣石分离仓32中，渣石分离仓32内设有渣石分离装置321，大块渣石排渣管3219一端与渣石收集仓33连通；

如图3，图4所示，所述渣石分离装置321包括：齿轮3211、齿圈一3212、转轴二3213、小块渣石筛筒3214、大块渣石筛孔3215、大块渣石筛筒3216、挡板3217、扭转电机3218、大块渣石排渣管3219；

如图5，图6所示，渣石分离装置321包括扭转电机3218，扭转电机3218与渣石分离仓32壁面固定连接；扭转电机3218前侧转动连接有转轴二3213；转轴二3213前端设置有齿轮3211，齿轮3211外侧啮合连接有三个齿圈一3212；三个齿圈一3212外侧啮合连接有齿圈二3220；三个齿圈一3212和齿圈二3220后侧设置有分别固定连接有大块渣石筛筒3216与小块渣石筛筒3214，大块渣石筛筒3216设置于小块渣石筛筒3214内部；渣石分离装置321后侧设置有大块渣石排渣管3219；大块渣石筛筒3216外表面四周设置有凸起；通过大块渣石筛筒3216搅拌转动，对通过大块渣石筛孔3215的石子进行打碎；这样使介于大块渣石筛孔3215与小块渣石筛孔直径大小的石块通过大块渣石筛筒3216与小块渣石筛筒3214之间相对搅磨运动实现破碎；从而既能实现对大型石块的分离，也能提高小石渣的出料率；

所述输送挡板3217设置在齿轮3211，齿圈一3212和齿圈二3220前侧；通过输送挡板3217对齿轮3211，齿圈一3212和齿圈二3220进行包裹；

所述渣石收集仓33内部并排设有小块渣石收集箱331和大块渣石收集箱332；

小块渣石收集箱331内渣石通过小块渣石排渣管3311排出，大块渣石收集箱332收集的渣石通过大块渣石排渣槽3321排出；所述大块渣石收集箱332后侧设置有大块渣石排渣槽3321；

所述隔板24靠近泥浆收集仓34前侧开设有泥浆进入口341，泥浆收集仓34后侧设置有泥浆排出管342。

本发明工作原理：

首先煤层中的泥浆渣石通过刀盘2进入到土仓3中；

此时位于土仓3前端的筛石板23通过驱动电机25上的转轴一22旋转，将大于筛石板23上孔径的渣石煤炭与泥浆分离出来，并通过土仓3隔板24上端的开口进入渣石分离仓32，渣石分离装置321通过扭转电机3218带动转轴二3213旋转，转轴二3213顶端设有齿轮3211，齿轮3211转动带动固定于大块渣石筛筒3216的齿圈一3212转动，此时，通过齿轮3211带动齿圈一3212转动后，使设置的三个大块渣石筛筒3216进行自转，渣石在大块渣石筛筒3216中均匀散布分离，此时，小块渣石筛筒3214旋转将经过筛分后的渣石进行二次分离，在大块渣石筛筒3216转动的同时外部的小块渣石筛筒3214转动，利用大块渣石筛筒3216上的凸起将渣石打碎解决了渣石堵塞的问题，并且通过大块渣石筛筒3216和小块渣石筛筒3214相对运动提高了渣石分离的效果；

防爆气压平衡仓31上设有瓦斯抽气管312，通气管313对顶管机内含有的瓦斯气体抽离稀释，输水管314延伸至渣石分离仓32内部，在渣石分离仓32中喷水以降低装置运行时温度过高导致的瓦斯爆炸，冷却后的水通过小块渣石收集箱331下端的小块渣石排渣管3311流入泥浆收集仓34，小块渣石排渣管3311上设有孔隙可使水流入泥浆收集仓34；

土仓3隔板24最下端为泥浆进入口341，泥浆进入后可直接通过泥浆排出管342排出，泥浆在排出时会通过由小块渣石排渣管3311流入的水进一步稀释防止泥浆淤积堵塞，渣石则通过大块渣石排渣槽3321排出。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。此外，“第一”、“第二”仅由于描述目的，且不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (5)

1.一种适用于煤层作业的顶管机排渣设备，包括顶管机主体(1)，其特征在于，顶管机主体(1)前侧由刀盘(2)和土仓(3)组成，土仓(3)外部设有驱动电机(25)，驱动电机(25)与转轴一(22)连接，转轴一(22)与筛石板(23)连接；

土仓(3)通过隔板(24)分割成前后两个区域，土仓(3)靠近刀盘(2)的一侧区域设置有筛石板(23)，土仓(3)的另一侧区域内设置有渣石分离仓(32)、渣石收集仓(33)与泥浆收集仓(34)；

渣石分离仓(32)内设有渣石分离装置(321)，渣石分离装置(321)包括扭转电机(3218)，扭转电机(3218)与渣石分离仓(32)壁面固定连接；扭转电机(3218)前侧转动连接有转轴二(3213)；转轴二(3213)前端设置有齿轮(3211)，齿轮(3211)外侧啮合连接有三个齿圈一(3212)；三个齿圈一(3212)外侧啮合连接有齿圈二(3220)；三个齿圈一(3212)和齿圈二(3220)的后侧分别固定连接有三个大块渣石筛筒(3216)与小块渣石筛筒(3214)，三个大块渣石筛筒（3216）设置于小块渣石筛筒（3214）内部；

渣石分离装置(321)后侧设置有大块渣石排渣管(3219)；大块渣石筛筒(3216)外表面四周设置有凸起；

土仓(3)内渣石分离仓(32)上方设置有防爆气压平衡仓(31)，防爆气压平衡仓(31)设有防泥沙气窗(311)，防爆气压平衡仓(31)内部设有瓦斯抽气管(312)与通气管(313)，防爆气压平衡仓(31)底部设有输水管(314)，输水管(314)通入渣石分离仓(32)中；

筛石板(23)用于将大于筛石板(23)孔径的渣石煤炭与泥浆分离出来，并通过隔板(24)上端的开口进入渣石分离仓(32)。

2.根据权利要求1所述的一种适用于煤层作业的顶管机排渣设备，其特征在于，靠近泥浆收集仓(34)前侧开设有泥浆进入口(341)，泥浆收集仓(34)后侧设置有泥浆排出管(342)。

3.根据权利要求1所述的一种适用于煤层作业的顶管机排渣设备，其特征在于，大块渣石筛筒(3216)上设置有大块渣石筛孔(3215)，小块渣石筛筒(3214)上设置有小块渣石筛孔，其中大块渣石筛孔(3215)的直径大于小块渣石筛孔。

4.根据权利要求1所述的一种适用于煤层作业的顶管机排渣设备，其特征在于，所述渣石收集仓(33)内部并排设有小块渣石收集箱(331)和大块渣石收集箱(332)；

小块渣石收集箱(331)内渣石通过小块渣石排渣管(3311)排出，大块渣石收集箱(332)收集的渣石通过大块渣石排渣槽(3321)排出。

5.根据权利要求4所述的一种适用于煤层作业的顶管机排渣设备，其特征在于，大块渣石筛筒(3216)通过大块渣石排渣管(3219)与大块渣石收集箱(332)连通，小块渣石筛筒(3214)与小块渣石收集箱(331)连通。

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