一种减少矿用充填泵堵管的设备及报警系统的制作方法

1.本发明涉及矿用充填泵防堵管领域，特别是涉及一种减少矿用充填泵堵管的设备及报警系统。


背景技术：

2.在矿业，如煤矿井下工作作业时，通常需要伴随着对开掘出的地下工程周围的围岩进行防水、防塌陷处理，通过将制成的砂浆填料压入岩石裂隙，使它沿裂隙流动扩散，形成具有一定强度的低透水性的结合体，提高围岩强度，并截断水流，起到防止水流泄入、防止周岩塌陷的作用，为煤矿井下工作提供安全保障。操作时，通常是将管道送入裂隙，使用充填泵将砂浆注入管道，对裂隙进行充填。
3.砂浆在搅拌、输送等过程中，空气会被包裹在砂浆内部，形成气泡。充填泵将砂浆输入管道过程中，带有气泡的砂浆不断进入管道内部，众多气泡在管道内会发生聚集，气泡在管道内达到一定的聚集后容易形成气阻，同时，充填泵在吸入砂浆时，会导致砂浆高度降低，使得空气容易进入管道，使得充填泵可能会吸入空气，导致气阻的可能性大大增加。气阻会产生堵管问题。现有的处理方式是在管道某处加装排气阀，排除气体，使用排气阀只能对管道进行局部排气，不能避免其他位置产生气阻现象的问题；且对于砂浆内的气泡而言，排气阀通常只有在砂浆内众多小气泡聚集成气团时，才能起到较好的排气作用，对于包裹在砂浆内部的小气泡，排气阀难以对其进行排气。因此，通过排气阀对管道进行排气来避免气阻，使用具有明显局限性，不能有效减少矿用充填泵堵管的问题。
4.综上，矿用充填泵输送填料过程中易发生气阻导致的堵管问题，以排气阀对管道排气来减少堵管问题的方法具有明显局限性，不能有效减少矿用充填泵堵管的问题。为此，我们提出一种减少矿用充填泵堵管的设备及报警系统。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种减少矿用充填泵堵管的设备及报警系统，可以有效解决背景技术中提出的以排气阀对管道排气来减少堵管问题的方法存在的具有明显局限性，不能有效减少矿用充填泵堵管的问题。
6.为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
7.本发明为一种减少矿用充填泵堵管的设备，包括输料装置、设置在输料装置整体一端的振捣装置和排气装置；
8.所述输料装置包括用于汇集填料的集料仓、设置在集料仓一侧下方的导料管、设置在导料管远离集料仓一端的液压组件，以及活动设置在集料仓内部的输料管，所述导料管在集料仓一侧下方对称设置两个，且均和集料仓内部连通，每个所述导料管的端部均设置一个液压组件，所述液压组件的输出端活动设置在导料管的内部，所述输料管在集料仓内往复运动，用于接收导料管内部排除的填料，所述排气装置用于在集料仓内形成负压环境。
9.所述振捣装置包括柔性连接在集料仓内部一侧的振捣棒、固定设置在振捣棒周侧的定位管、固定设置在定位管周侧的振动管，所述振动管和定位管之间存在容纳液体和气体通过的间隙，所述定位管和振捣棒之间存在容纳气体通过的间隙，所述振动管位于输料管一侧，用于对填料进行震荡，并通过填料对所述输料管进行震荡，所述振动管的长度长于定位管，且振动管和定位管的顶部通过密封环封闭，所述振动管的管壁开始有若干个均匀间隔分布的通孔，所述通孔用于容纳料液及气体通过。
10.集料仓内部被装入填料，填料通常为砂浆，砂浆经搅拌输送到集料仓内的过程中，空气会被包裹在砂浆内部，形成气泡。一般情况下，液压组件将砂浆吸入导料管的内部，会导致集料仓内的砂浆分布不均，局部浆面不断降低，露出导料管的管口，容易导致空气被吸入导料管的内部，同时砂浆中气泡也会随砂浆被吸入导料管的内部，并在液压组件输出过程中被注入输料管内部，空气以及气泡汇聚成的气团在输料管内及后续管道内易造成气阻，导致堵管。
11.现在，通过在集料仓内设置了振捣棒、定位管和振动管，液压组件将砂浆吸入导料管的内部过程中，振捣棒带动振动管发生震荡，会将砂浆的浆面摊平，使得砂浆分布均匀，导料管的管口不容易露出，使得空气不容易进入导料管的内部。且利用排气装置在集料仓内形成负压环境，不仅会降低浆面上的空气含量，还会使得振捣砂浆过程中，砂浆中气泡透过通孔，经定位管和振动管之间的间隙后，从振捣棒和定位管之间的间隙不断被排出砂浆，从排气装置排走，从而使得砂浆中气泡含量大大降低，使得砂浆进入管道后，管道内不易产生气泡。这里，振捣棒、定位管、振动管和通孔的结构大大提高了砂浆中气泡的排出效率，在充填泵快速注浆过程中，能够及时排除砂浆中气泡。避免了出现气泡来不及从砂浆排出就被吸入导料管中的问题。
12.振捣棒、定位管、振动管在振捣过程中，会使砂浆中粗料和浆液分布更均匀，在液压组件将砂浆吸入导料管的内部的过程中，避免浆液被大量吸入导料管的内部，导致粗料和浆液分布不均的问题。在振捣过程中，由于振捣棒底部砂浆压力大，对振捣棒底部阻碍更大，导致振捣棒对底部的砂浆的振捣效果不佳，在振捣过程中容易发生粗料和浆液分离导致的离析问题，本设计中，砂浆整体上方的浆液会透过通孔，经定位管和振动管之间的间隙流入振动管的底部砂浆中，能够对振动管底部的砂浆补充浆液，避免振捣过程中产生的砂浆受力不均导致离析现象的问题，使得砂浆分布更均匀。通过使砂浆的粗料和浆液分布均匀，使得后续砂浆在进入导料管并被输送过程中，不会出现堵管问题。本设计中，通过排气装置的吸气，砂浆中气泡排出过程中会加快了浆液向下流动的流速，使得对下方砂浆补充浆液的效率更高。
13.振捣棒、定位管、振动管在振捣过程中，同样会通过砂浆对输料管进行震荡，并对输料管内部被输送的砂浆进行振捣，在砂浆输送过程中，使得输料管内壁对砂浆的阻力大大降低，使得砂浆不易在输料管内形成堵塞，进一步避免了堵管的问题。
14.通过使振动管发生震动，通孔不容易被堵塞，使得通孔能长期正常使用。
15.优选地，所述振动管的长度长于振捣棒，所述振动管的内部固定设置有支撑块，所述支撑块对振动管的管壁进行支撑，并用于阻碍填料从振动管底部进入振动管内部上方。
16.本设计中，支撑块能够增强振动管的管壁强度，并避免砂浆进入振动管内造成堵塞及影响振动管内气体和浆液流动的问题。
17.优选地，所述振捣装置还包括多个均匀间隔分布的定位块，所述定位块为长条型，且一侧固定设置在振捣棒的侧面，所述定位块的另一侧贯穿定位管，并固定设置在振动管的内侧面，所述定位管和定位块固定连接。
18.本设计中，定位块为长条型，能够对定位管和振动管起到良好的振动传递，并便于提高定位管和振动管的强度。
19.优选地，所述输料装置包括固定设置在集料仓临近导料管一侧的螺旋输送机，以及固定设置在集料仓内部上端的固定板，所述螺旋输送机位于导料管的上方，且为水平设置，所述螺旋输送机的出料端和集料仓内部连通，所述螺旋输送机的螺旋杆的一端贯穿固定板，且活动连接在集料仓的内壁上端，所述螺旋输送机的螺旋叶的一端临近固定板。
20.本设计中，螺旋输送机输送砂浆过程中，砂浆被输送到固定板处，并在螺旋叶的作用下压向固定板的表面，便于破开砂浆中较大气泡，起到较好的除砂浆气泡的效果。
21.优选地，所述集料仓包括仓体、对仓体内部进行封闭的仓盖，所述仓盖固定设置在仓体的正上方。
22.本设计中，便于使得集料仓整体具有较高的封闭性。
23.优选地，所述排气装置包括固定设置在仓盖上方的汽水分离器和真空泵，以及用于监测集料仓内部气压的气压传感器，所述汽水分离器的进气端以及出水端均贯穿仓盖，并和仓体内部连通，所述汽水分离器的出气端和真空泵的进气端连通，所述气压传感器和仓盖固定连接。
24.本设计中，真空泵便于在集料仓内形成负压，气压传感器便于监测集料仓内部气压，并及时反馈给真空泵，汽水分离器便于除去吸入的气体中的杂质和水分，便于保护真空泵。
25.优选地，所述振捣装置还包括振捣电机和软轴，所述振捣电机固定设置在仓盖的上方，所述软轴的一端和振捣电机固定连接，所述软轴的另一端和振捣棒固定连接。
26.本设计中，振捣电机、软轴和振捣棒之间的连接采用现有技术。
27.优选地，所述振捣装置设置两组，且在集料仓上对称设置。
28.本设计中，使得对砂浆的分布更均匀，在输料管的往复转动的位置中，便于都对输料管产生良好的震动效果，使得输料管对内部砂浆震动防堵塞效果更好。
29.一种报警系统，其特征在于，包括：
30.湿度监测模块：用于监测集料仓内部下方填料的水分，并将信号传递出去；
31.压力监测模块：用于监测导料管出料口的填料压力，并将信号传递出去；
32.信息处理模块：设定有关于集料仓内部下方填料水分的阈值以及导料管出料口填料压力的阈值，并接收湿度监测模块和压力监测模块的信息，当监测到集料仓内部下方填料水分超过设定阈值时，向振捣装置发出提高振捣棒震动强度的信号，当监测到导料管出料口填料压力超过设定阈值时，向振捣装置发出提高振捣棒震动强度的信号；
33.监测报警模块：接收信息处理模块的信号，所述信息处理模块设置有导料管出料口填料压力的最大阈值，当所述信息处理模块监测到导料管出料口填料的压力超过最大阈值时，向监测报警模块发出信号，所述监测报警模块向外发出报警信号。
34.本设计中，各模块之间的连接采用现有技术。
35.本发明具有以下有益效果：
36.1、本发明，通过在集料仓内设置了振捣棒、定位管和振动管，液压组件将砂浆吸入导料管的内部过程中，振捣棒带动振动管发生震荡，会将砂浆的浆面摊平，使得砂浆分布均匀，导料管的管口不容易露出，使得空气不容易进入导料管的内部。且利用排气装置在集料仓内形成负压环境，不仅会降低浆面上的空气含量，还会使得振捣砂浆过程中，砂浆中气泡透过通孔，经定位管和振动管之间的间隙后，从振捣棒和定位管之间的间隙不断被排出砂浆，从排气装置排走，从而使得砂浆中气泡含量大大降低，使得砂浆进入管道后，管道内不易产生气泡。这里，振捣棒、定位管、振动管和通孔的结构大大提高了砂浆中气泡的排出效率，在充填泵快速注浆过程中，能够及时排除砂浆中气泡。避免了出现气泡来不及从砂浆排出就被吸入导料管中的问题，避免了充填泵输送砂浆时，砂浆中存在气泡，气泡在管道汇集成气团而造成堵管的问题。
37.2、本发明，通过振捣棒、定位管、振动管的结构，使砂浆中粗料和浆液分布更均匀，在液压组件将砂浆吸入导料管的内部的过程中，避免浆液被大量吸入导料管的内部，导致粗料和浆液分布不均的问题。在振捣过程中，由于振捣棒底部砂浆压力大，对振捣棒底部阻碍更大，导致振捣棒对底部的砂浆的振捣效果不佳，在振捣过程中容易发生粗料和浆液分离导致的离析问题，本设计中，砂浆整体上方的浆液会透过通孔，经定位管和振动管之间的间隙流入振动管的底部砂浆中，能够对振动管底部的砂浆补充浆液，避免振捣过程中产生的砂浆受力不均导致离析现象的问题，使得砂浆分布更均匀。通过使砂浆的粗料和浆液分布均匀，使得后续砂浆在进入导料管并被输送过程中，不会出现堵管问题。
38.3、本发明，振捣棒、定位管、振动管在振捣过程中，通过砂浆对输料管进行震荡，并对输料管内部被输送的砂浆进行振捣，在砂浆输送过程中，使得输料管内壁对砂浆的阻力大大降低，使得砂浆不易在输料管内形成堵塞，进一步避免了堵管的问题。
附图说明
39.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
40.图1为本发明的一种减少矿用充填泵堵管的设备的立体图；
41.图2为本发明的一种减少矿用充填泵堵管的设备的立体剖视图；
42.图3为本发明的一种减少矿用充填泵堵管的设备的图2中a处放大图；
43.图4为本发明的一种减少矿用充填泵堵管的设备的振捣装置立体图；
44.图5为本发明的一种减少矿用充填泵堵管的仓体及其内部结构立体剖视图；
45.图6为本发明的一种减少矿用充填泵堵管系统的系统框图。
46.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
47.1、输料管；2、导料管；3、集料仓；31、仓体；32、仓盖；4、振捣棒；5、定位管；6、振动管；7、通孔；8、密封环；9、支撑块；10、定位块；11、螺旋输送机；12、固定板；13、汽水分离器；14、真空泵；15、气压传感器；16、振捣电机；17、软轴。
具体实施方式
48.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。
49.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“中”、“外”、“内”等指示方位或位置关系，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组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
50.实施例1：
51.请参阅图1-5所示，一种减少矿用充填泵堵管的设备，包括输料装置、设置在输料装置整体一端的振捣装置和排气装置；
52.输料装置包括用于汇集填料的集料仓3、设置在集料仓3一侧下方的导料管2、设置在导料管2远离集料仓3一端的液压组件，以及活动设置在集料仓3内部的输料管1，导料管2在集料仓3一侧下方对称设置两个，且均和集料仓3内部连通，每个导料管2的端部均设置一个液压组件，液压组件的输出端活动设置在导料管2的内部，输料管1在集料仓3内往复运动，用于接收导料管2内部排除的填料，排气装置用于在集料仓3内形成负压环境；集料仓3远离导料管2的一侧固定设置有用于向外排料的排料管，输料管1远离导料管2的一端和排料管活动连接，且连接处活动密封，输料管1的另一端通过转动轴和集料仓3临近导料管2一侧的内壁活动连接，转动轴为l型结构，转动轴通过电机带动转动，转动轴在转动过程中，带动输料管1做往复转动，输料管1的转动中心为排料管的轴心。
53.本实施例中，集料仓3内部下方装有填料，液压组件输出端设置有活塞，液压组件拉动活塞远离集料仓3，填料被吸入导料管2的内部。转动轴转动过程中，输料管1的进料端先和其中一个导料管2的出料端进行连通，液压组件推动活塞靠近集料仓3，导料管2内部的填料注入输料管1。接着输料管1转动到另一个导料管2的出料端，重复被注入填料。
54.振捣装置包括柔性连接在集料仓3内部一侧的振捣棒4、固定设置在振捣棒4周侧的定位管5、固定设置在定位管5周侧的振动管6，振动管6和定位管5之间存在容纳液体和气体通过的间隙，定位管5和振捣棒4之间存在容纳气体通过的间隙，振动管6位于输料管1一侧，用于对填料进行震荡，并通过填料对输料管1进行震荡，振动管6的长度长于定位管5，且振动管6和定位管5的顶部通过密封环8封闭，振动管6的管壁开始有若干个均匀间隔分布的通孔7，通孔7用于容纳料液及气体通过。振动管6和集料仓3的底壁不接触。
55.本实施例中，集料仓3内部被装入填料，填料通常为砂浆，砂浆经搅拌输送到集料仓3内的过程中，空气会被包裹在砂浆内部，形成气泡。一般情况下，液压组件将砂浆吸入导料管2的内部，会导致集料仓3内的砂浆分布不均，局部浆面不断降低，露出导料管2的管口，容易导致空气被吸入导料管2的内部，同时砂浆中气泡也会随砂浆被吸入导料管2的内部，并在液压组件输出过程中被注入输料管1内部，空气以及气泡汇聚成的气团在输料管1内及后续管道内易造成气阻，导致堵管。
56.现在，通过在集料仓3内设置了振捣棒4、定位管5和振动管6，液压组件将砂浆吸入导料管2的内部过程中，振捣棒4带动振动管6发生震荡，会将砂浆的浆面摊平，使得砂浆分布均匀，导料管2的管口不容易露出，使得空气不容易进入导料管2的内部。且利用排气装置
在集料仓3内形成负压环境，不仅会降低浆面上的空气含量，还会使得振捣砂浆过程中，砂浆中气泡透过通孔7，经定位管5和振动管6之间的间隙后，从振捣棒4和定位管5之间的间隙不断被排出砂浆，从排气装置排走，从而使得砂浆中气泡含量大大降低，使得砂浆进入管道后，管道内不易产生气泡。这里，振捣棒4、定位管5、振动管6和通孔7的结构大大提高了砂浆中气泡的排出效率，在充填泵快速注浆过程中，能够及时排除砂浆中气泡。避免了出现气泡来不及从砂浆排出就被吸入导料管2中的问题，避免了充填泵输送砂浆时，砂浆中存在气泡，气泡在管道汇集成气团而造成堵管的问题。
57.本实施例中，振捣棒4、定位管5、振动管6在振捣过程中，会使砂浆中粗料和浆液分布更均匀，在液压组件将砂浆吸入导料管2的内部的过程中，避免浆液被大量吸入导料管2的内部，导致粗料和浆液分布不均的问题。在振捣过程中，由于振捣棒4底部砂浆压力大，对振捣棒4底部阻碍更大，导致振捣棒4对底部的砂浆的振捣效果不佳，在振捣过程中容易发生粗料和浆液分离导致的离析问题，本设计中，砂浆整体上方的浆液会透过通孔7，经定位管5和振动管6之间的间隙流入振动管6的底部砂浆中，能够对振动管6底部的砂浆补充浆液，避免振捣过程中产生的砂浆受力不均导致离析现象的问题，使得砂浆分布更均匀。通过使砂浆的粗料和浆液分布均匀，使得后续砂浆在进入导料管2并被输送过程中，不会出现堵管问题。本设计中，通过排气装置的吸气，砂浆中气泡排出过程中会加快了浆液向下流动的流速，使得对下方砂浆补充浆液的效率更高。
58.本实施例中，振捣棒4、定位管5、振动管6在振捣过程中，同样会通过砂浆对输料管1进行震荡，并对输料管1内部被输送的砂浆进行振捣，在砂浆输送过程中，使得输料管1内壁对砂浆的阻力大大降低，使得砂浆不易在输料管1内形成堵塞，进一步避免了堵管的问题。
59.通过使振动管6发生震动，通孔7不容易被堵塞，使得通孔7能长期正常使用。
60.其中，振动管6的长度长于振捣棒4，振动管6的内部固定设置有支撑块9，支撑块9对振动管6的管壁进行支撑，并用于阻碍填料从振动管6底部进入振动管6内部上方。
61.本设计中，支撑块9能够增强振动管6的管壁强度，并避免砂浆进入振动管6内造成堵塞及影响振动管6内气体和浆液流动的问题。
62.其中，振捣装置还包括多个均匀间隔分布的定位块10，定位块10为长条型，且一侧固定设置在振捣棒4的侧面，定位块10的另一侧贯穿定位管5，并固定设置在振动管6的内侧面，定位管5和定位块10固定连接。
63.本设计中，定位块10为长条型，能够对定位管5和振动管6起到良好的振动传递，并便于提高定位管5和振动管6的强度。
64.其中，输料装置包括固定设置在集料仓3临近导料管2一侧的螺旋输送机11，以及固定设置在集料仓3内部上端的固定板12，螺旋输送机11位于导料管2的上方，且为水平设置，螺旋输送机11的出料端和集料仓3内部连通，螺旋输送机11的螺旋杆的一端贯穿固定板12，且活动连接在集料仓3的内壁上端，螺旋输送机11的螺旋叶的一端临近固定板12。
65.本设计中，螺旋输送机11输送砂浆过程中，砂浆被输送到固定板12处，并在螺旋叶的作用下压向固定板12的表面，便于破开砂浆中较大气泡，起到较好的除砂浆气泡的效果。
66.其中，集料仓3包括仓体31、对仓体31内部进行封闭的仓盖32，仓盖32固定设置在仓体31的正上方。
67.本设计中，便于使得集料仓3整体具有较高的封闭性。
68.其中，排气装置包括固定设置在仓盖32上方的汽水分离器13和真空泵14，以及用于监测集料仓3内部气压的气压传感器15，汽水分离器13的进气端以及出水端均贯穿仓盖32，并和仓体31内部连通，汽水分离器13的出气端和真空泵14的进气端连通，气压传感器15和仓盖32固定连接。
69.本设计中，真空泵14便于在集料仓3内形成负压，气压传感器15便于监测集料仓3内部气压，并及时反馈给真空泵14，汽水分离器13便于除去吸入的气体中的杂质和水分，便于保护真空泵14。
70.其中，振捣装置还包括振捣电机16和软轴17，振捣电机16固定设置在仓盖32的上方，软轴17的一端和振捣电机16固定连接，软轴17的另一端和振捣棒4固定连接。
71.本设计中，振捣电机16、软轴17和振捣棒4之间的连接采用现有技术。
72.其中，振捣装置设置两组，且在集料仓3上对称设置。
73.本设计中，使得对砂浆的分布更均匀，在输料管1的往复转动的位置中，便于都对输料管1产生良好的震动效果，使得输料管1对内部砂浆震动防堵塞效果更好。
74.实施例2：
75.请参阅图6所示：一种报警系统，其特征在于，包括：
76.湿度监测模块：用于监测集料仓3内部下方填料的水分，并将信号传递出去；
77.压力监测模块：用于监测导料管2出料口的填料压力，并将信号传递出去；
78.信息处理模块：设定有关于集料仓3内部下方填料水分的阈值以及导料管2出料口填料压力的阈值，并接收湿度监测模块和压力监测模块的信息，当监测到集料仓3内部下方填料水分超过设定阈值时，向振捣装置发出提高振捣棒4震动强度的信号，当监测到导料管2出料口填料压力超过设定阈值时，向振捣装置发出提高振捣棒4震动强度的信号；
79.监测报警模块：接收信息处理模块的信号，信息处理模块设置有导料管2出料口填料压力的最大阈值，当信息处理模块监测到导料管2出料口填料的压力超过最大阈值时，向监测报警模块发出信号，监测报警模块向外发出报警信号，同时，信息处理模块向输料装置发出停止工作的信号。
80.本设计中，各模块之间的连接采用现有技术。
81.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
82.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。