CN209791311U - 用于再生顶板裂隙固结的纳米浆泡材料产生装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于再生顶板裂隙固结的纳米浆泡材料产生装置，包括罐体、顶盖、驱动系统和混合搅拌装置，所述顶盖设置在罐体上部并通过螺丝固定，顶盖上开设有安装孔、入料口和压气口，安装孔处于顶盖的中心，入料口上设有密封盖，安装孔上方固定有进气室；所述驱动系统包括气动马达、进气主管路、压气管路和进气支管路；所述混合搅拌装置包括空心螺杆、螺带、空心支管组；本实用新型由于实现纳米浆泡材料的混合、发泡和压注的一体化过程，其产生的纳米浆泡材料具有发泡倍数高、流动性好、高位堆积能力强，能够快速有效充填封堵煤岩裂隙，最终有效起到控制煤自然发火区域的作用。

Description

用于再生顶板裂隙固结的纳米浆泡材料产生装置

技术领域

本实用新型涉及一种纳米浆泡材料产生装置，具体是一种用于再生顶板裂隙固结的纳米浆泡材料产生装置。

背景技术

煤炭是我国的主要能源，在能源消费结构中占比达到60％以上。过去相当长的时期内煤炭开采属于高强度、粗放型开采，在追求产量增长的同时遗留和浪费了大量优质的煤炭资源。通过对遗留煤炭资源的复采，能有效提高煤炭回采率，从而延长矿井服务年限。但在复采的过程中，原煤层采出后冒落的顶板岩块经压实后胶结形成再生顶板，当进行复采时，由于开采扰动诱使顶板煤岩产生裂隙，引起漏风，进而引发煤自燃。纳米浆泡材料作为一种新型的裂隙固结材料，具有泡沫稳定性强、流动性好的特点，能够实现封堵裂隙、固结破碎顶板和隔绝氧气的作用。

纳米浆泡材料的发泡效果一定程度上依赖其产生装置。目前，在煤矿现场关于浆泡材料的产生装置也有一些应用，如公开号为CN201310501098.4的中国专利，公开了用于煤矿防灭火的固化泡沫流体产生装置，集雾化、网式发泡和叶轮剪切搅拌的物理机械发泡过程，采用了二次混合发泡技术，但是该装置包含电机、空压机、雾化喷嘴等诸多部件；管路、阀门连接较多；体积尺寸较大，系统结构较为复杂。又如公开号为CN201310493841.6的中国专利，公开了一种矿用防灭火泡沫产生器，该设备利用雾化发泡剂经喉管混合，再通过网式发泡产生泡沫，但其不适用于纳米浆泡材料(粘度大容易堵塞网孔)发泡。还如公开号CN201310553233.X的中国专利，公开了一种矿用泡沫浆体混合器，利用浆液推动中空螺旋杆旋转并喷出泡沫，转动的螺旋杆推动泡沫和浆液的混合，该混合器需要在混合过程之前完成发泡过程，混合后泡沫浆体需要通过专用注浆泵进行压注，装置复杂，操作难度大。

综上，现有的矿用浆泡材料产生装置都无法满足纳米浆泡材料的制备要求，有必要发明一种适用于煤矿井下受限空间小尺寸、结构简单、操作简易且产泡效果好的产生装置。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种用于再生顶板裂隙固结的纳米浆泡材料产生装置，采用一体化设计，不仅具有浆泡材料的混合产生功能，同时具有将浆泡材料压注进煤岩裂隙进行封堵的功能。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种用于再生顶板裂隙固结的纳米浆泡材料产生装置，包括罐体、顶盖、驱动系统和混合搅拌装置，

所述顶盖设置在罐体上部并通过螺丝固定，顶盖上开设有安装孔、入料口和压气口，安装孔处于顶盖的中心，入料口上设有密封盖，安装孔上方固定有进气室，进气室的侧壁开设注气口，进气室的顶部与安装孔同轴的位置开设通孔，罐体底部设有出料口，出料口与出料管路的一端连接，出料管路上装有出料阀门；

所述驱动系统包括气动马达、进气主管路、压气管路和进气支管路，气动马达固定在顶盖上部且处于进气室正上方，气动马达设有进气口和排气口，进气主管路一端与进气口连接，进气主管路上装有驱动阀门，压气管路一端与压气口连接，压气管路另一端连接在驱动阀门与进气主管路另一端之间的管路上，压气管路上装有压注阀门，进气支管路一端连接在驱动阀门与进气口之间的管路上，进气支管路另一端与注气口连接，进气支管路上装有发泡阀门；

所述混合搅拌装置包括空心螺杆、螺带、空心支管组，空心螺杆一端与气动马达的动力输出轴固定连接，空心螺杆另一端依次穿过通孔和安装孔伸入罐体内，且处于安装孔位置的空心螺杆外表面通过轴承与顶盖连接，处于进气室内的空心螺杆外表面开设多个进气孔；所述螺带为两个，两个螺带对称设置在空心螺杆的两侧，且通过支杆与空心螺杆的外表面固定连接，空心支管组为多个，多个空心支管组沿空心螺杆的轴线方向依次设置在空心螺杆的外表面；所述空心支管组由两个空心支管组成，两个空心支管对称设置在空心螺杆两侧、且每个空心支管的一端均与空心螺杆内部连通；相邻空心支管组中的空心支管在空心螺杆的轴线方向呈90°夹角。

进一步，每个空心支管与空心螺杆之间的夹角均为45°。

进一步，所述密封盖包括密封布和橡胶垫圈，橡胶垫圈固定在密封布的表面，密封布覆盖在入料口上并采用管箍进行紧固，使橡胶垫圈与入料口紧密贴合。

进一步，所述入料口为漏斗形。

进一步，所述螺带与罐体内腔壁之间的最小距离为3cm。

与现有技术相比，本实用新型采用罐体、顶盖、驱动系统和混合搅拌装置相结合方式，将配比好的混合原料和水加入罐体后，通过井下压风系统产生气体对驱动系统中的气动马达进行驱动，从而使空心螺杆带动螺带对混合原料旋转搅拌，搅拌一段时间后，气体通过进气室进入空心螺杆，并从各个空心支管将气体排放至罐体内，进而对混合原料进行发泡，完成发泡搅拌后将出料管路插入煤岩裂隙需封堵区域，此时调节出料阀门和压注阀门，使气体进入罐体内，通过气压作用将纳米浆泡材料压注至煤岩裂隙中，直至完成煤岩裂隙的封堵过程，使用过后装置采用水冲洗干净，方便再次使用。本实用新型由于实现纳米浆泡材料的混合、发泡和压注的一体化过程，其产生的纳米浆泡材料具有发泡倍数高、流动性好、高位堆积能力强，能够快速有效充填封堵煤岩裂隙，最终有效起到控制煤自然发火区域的作用。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1中的A处局部放大图；

图3是图1的俯视图；

图4是本实用新型中空心螺杆及空心支管的结构示意图

图5是图4的俯视图；

图6是本实用新型中密封盖的结构示意图。

图中：1、气动马达，2、排气口，3、进气主管路，4、驱动阀门，5、发泡阀门，6、压注阀门，7、压气管路，8、进气室，9、轴承，10、空心螺杆，11、进气孔，12、入料口，13、顶盖，14、螺丝，15、罐体，16、密封布，17、空心支管，18、出料阀门，19、出料管路，20、螺带，21、支杆，22、橡胶垫圈。

具体实施方式

下面将对本实用新型做进一步说明。

如图所示，本实用新型包括罐体15、顶盖13、驱动系统和混合搅拌装置，

所述顶盖13设置在罐体15上部并通过螺丝14固定，顶盖13上开设有安装孔、入料口12和压气口，安装孔处于顶盖13的中心，入料口12上设有密封盖，安装孔上方固定有进气室8，进气室8的侧壁开设注气口，进气室8的顶部与安装孔同轴的位置开设通孔，罐体15底部设有出料口，出料口与出料管路19的一端连接，出料管路19上装有出料阀门18；

所述驱动系统包括气动马达1、进气主管路3、压气管路7和进气支管路，气动马达1固定在顶盖13上部且处于进气室8正上方，气动马达1设有进气口和排气口2，进气主管路3一端与进气口连接，进气主管路3上装有驱动阀门4，压气管路7一端与压气口连接，压气管路7另一端连接在驱动阀门4与进气主管路3另一端之间的管路上，压气管路上装有压注阀门6，进气支管路一端连接在驱动阀门4与进气口之间的管路上，进气支管路另一端与注气口连接，进气支管路上装有发泡阀门5；

所述混合搅拌装置包括空心螺杆10、螺带20、空心支管组，空心螺杆10一端与气动马达1的动力输出轴固定连接，空心螺杆10另一端依次穿过通孔和安装孔伸入罐体内，且处于安装孔位置的空心螺杆10外表面通过轴承9与顶盖13连接，处于进气室8内的空心螺杆10外表面开设多个进气孔11；所述螺带20为两个，两个螺带20对称设置在空心螺杆10的两侧，且通过支杆21与空心螺杆10的外表面固定连接，空心支管组为多个，多个空心支管组沿空心螺杆10的轴线方向依次设置在空心螺杆10的外表面；所述空心支管组由两个空心支管17组成，两个空心支管17对称设置在空心螺杆两侧、且每个空心支管17的一端均与空心螺杆10内部连通；相邻空心支管组中的空心支管17在空心螺杆10的轴线方向呈90°夹角。

进一步，每个空心支管17与空心螺杆10之间的夹角均为45°。这种结构不仅方便气体的注入，而且能在空心螺杆10旋转后起到对原料的辅助搅拌作用。

进一步，所述密封盖包括密封布16和橡胶垫圈22，橡胶垫圈22固定在密封布16的表面，密封布16覆盖在入料口12上并采用管箍进行紧固，使橡胶垫圈22与入料口12紧密贴合。这种结构在使用时不仅对入料口12具有较好的密封性，同时便于安装及拆卸。

进一步，所述入料口12为漏斗形。这种结构方便向罐体15内加入原料和水。

进一步，所述螺带20与罐体15内腔壁之间的最小距离为3cm。这种结构能在螺带20搅拌旋转过程中防止装置多次使用后内腔壁粘附的残留物阻碍螺带旋转。

在对煤岩裂隙进行封堵时，先按照已知的配比完成对纳米浆泡材料的原料配比，然后将井下压风系统管路与进气主管路3另一端连通；通过入料口12将已配比完成的原料和水加入罐体15内，直至原料和水的混合物的液面高于最高的空心支管17时，停止原料和水的注入；然后将密封布16覆盖在入料口12上，并采用管箍紧固使橡胶垫圈22与入料口12紧密贴合，从而对入料口12进行密封；开启井下压风系统并打开驱动阀门4，使气体通过进气主管路3进入气动马达1，气体驱动气动马达1开始转动，并从排气口2排出；气动马达1带动空心螺杆10旋转，从而使螺带20和空心支管17开始旋转对混合原料进行混合搅拌，搅拌一段时间后，进行发泡时，打开发泡阀门5同时保持驱动阀门4的开启状态，此时气体会有部分从进气支管路进入进气室8，并经过进气孔11进入空心螺杆10内，气体经过空心螺杆10后分别从各个空心支管17及空心螺杆10另一端的排气孔排出对混合原料进行发泡；保证混合原料在搅拌过程中进行发泡，有效提高发泡的效果；发泡完成后，关闭驱动阀门4和发泡阀门5，并将出料管路19的另一端插入煤岩裂隙待封堵区域，缓慢打开出料阀门18，调节阀门开度对纳米浆泡材料的出浆流量进行调整，再缓慢打开压注阀门6，此时井下压风系统内产生的气体从压气管路7经压风口进入罐体15内，通过调节压注阀门6的开度调整进入罐体15内的气体流量，进而调整罐体15的气压，通过气体的压力使罐体15内的纳米浆泡材料压注到煤岩裂隙中，当完成纳米浆泡材料的压注过程后，关闭压注阀门6和出料阀门18，并关闭井下压风系统。使用过后装置采用水冲洗干净，方便再次使用。

Claims (5)

1.一种用于再生顶板裂隙固结的纳米浆泡材料产生装置，其特征在于，包括罐体(15)、顶盖(13)、驱动系统和混合搅拌装置，

所述顶盖(13)设置在罐体(15)上部并通过螺丝(14)固定，顶盖(13)上开设有安装孔、入料口(12)和压气口，安装孔处于顶盖(13)的中心，入料口(12)上设有密封盖，安装孔上方固定有进气室(8)，进气室(8)的侧壁开设注气口，进气室(8)的顶部与安装孔同轴的位置开设通孔，罐体(15)底部设有出料口，出料口与出料管路(19)的一端连接，出料管路(19)上装有出料阀门(18)；

所述驱动系统包括气动马达(1)、进气主管路(3)、压气管路(7)和进气支管路，气动马达(1)固定在顶盖(13)上部且处于进气室(8)正上方，气动马达(1)设有进气口和排气口(2)，进气主管路(3)一端与进气口连接，进气主管路(3)上装有驱动阀门(4)，压气管路(7)一端与压气口连接，压气管路(7)另一端连接在驱动阀门(4)与进气主管路(3)另一端之间的管路上，压气管路上装有压注阀门(6)，进气支管路一端连接在驱动阀门(4)与进气口之间的管路上，进气支管路另一端与注气口连接，进气支管路上装有发泡阀门(5)；

所述混合搅拌装置包括空心螺杆(10)、螺带(20)、空心支管组，空心螺杆(10)一端与气动马达(1)的动力输出轴固定连接，空心螺杆(10)另一端依次穿过通孔和安装孔伸入罐体内，且处于安装孔位置的空心螺杆(10)外表面通过轴承(9)与顶盖(13)连接，处于进气室(8)内的空心螺杆(10)外表面开设多个进气孔(11)；所述螺带(20)为两个，两个螺带(20)对称设置在空心螺杆(10)的两侧，且通过支杆(21)与空心螺杆(10)的外表面固定连接，空心支管组为多个，多个空心支管组沿空心螺杆(10)的轴线方向依次设置在空心螺杆(10)的外表面；所述空心支管组由两个空心支管(17)组成，两个空心支管(17)对称设置在空心螺杆两侧、且每个空心支管(17)的一端均与空心螺杆(10)内部连通；相邻空心支管组中的空心支管(17)在空心螺杆(10)的轴线方向呈90°夹角。

2.根据权利要求1所述的一种用于再生顶板裂隙固结的纳米浆泡材料产生装置，其特征在于，每个空心支管(17)与空心螺杆(10)之间的夹角均为45°。

3.根据权利要求1所述的一种用于再生顶板裂隙固结的纳米浆泡材料产生装置，其特征在于，所述密封盖包括密封布(16)和橡胶垫圈(22)，橡胶垫圈(22)固定在密封布(16)的表面，密封布(16)覆盖在入料口(12)上并采用管箍进行紧固，使橡胶垫圈(22)与入料口(12)紧密贴合。

4.根据权利要求1所述的一种用于再生顶板裂隙固结的纳米浆泡材料产生装置，其特征在于，所述入料口(12)为漏斗形。

5.根据权利要求1所述的一种用于再生顶板裂隙固结的纳米浆泡材料产生装置，其特征在于，所述螺带(20)与罐体内腔壁之间的最小距离为3cm。