[实用新型]浆体材料的制送自助一体化设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于煤矿采空区充填的浆体材料的制送自助一体化设备，属于矿井采空区充填领域。

背景技术

为了最大程度地控制煤矿采空区上覆岩层的移动，确保房屋、道路、水体、管道等各种建筑设施不受损害，实现“三下”压煤的安全开采和有效利用，我国煤矿企业普遍采用了充填法对采空区实施管理。目前，在高水、膏体、似膏体、水沙等应用相对广泛的充填方法中，充填材料的制备与输送大都采取了机械方式，比如搅拌混合器、皮带输送机、柱塞泵、破碎机、捣实机等动力设备，并且制备和输送这两个环节在时间和空间上是相对独立的工作单元。这些方法不同程度地存在四种缺陷：一是设备繁多且大多处于运动状态，不安全因素较多；二是充填材料的制备与输送需要占用互不重叠的时间和空间，充填能力较低；三是设备的运行全部借助外部动力，能耗成本较大；四是设备的运转属于开放式，粉尘、噪声等职业危害较重。

实用新型内容

根据以上现有技术中的不足，本实用新型要解决的技术问题是：提供一种用于煤矿采空区充填的浆体材料的制送自助一体化设备，在不输入外部动力的情况下，能够依靠物料的位能实现浆体材料的连续和同期制备与输送。

本实用新型所述的浆体材料的制送自助一体化设备，包括清水储备池以及上下顺次连接的原料风力混合器、混料静止贮存仓、固液旋流制浆器和初浆湍动成浆器，原料风力混合器顶部封闭，侧壁沿切线方向设置数个原料入口，固液旋流制浆器的侧壁沿切线方向设置一个清水入口，清水入口通过输送管路与清水储备池连接，固液旋流制浆器顶部的混料吸入口通过混料吸送管与混料静止贮存仓底部的混料吸出口连接，固液旋流制浆器底部的初浆输出口通过初浆输送管路与初浆湍动成浆器连接且初浆输送管路沿水平方向伸入初浆湍动成浆器的尾部，固液旋流制浆器的清水入口、混料吸入口均安装自动控制阀。

所述的清水储备池与固液旋流制浆器的高度差为10m～50m。

所述的固液旋流制浆器与初浆湍动成浆器的高度差为100m～200m。

所述的初浆湍动成浆器的初浆输入方向与成浆输出方向相反，使浆体在成浆器内形成回返与湍动的流场，为固液物料得到数次的混合，直至均匀。

所述固液旋流制浆器的初浆输出口的断面面积不小于清水入口断面面积与混料吸入口断面面积之和，使混料吸入口与混料吸出口区间产生负压。

所述的清水储备池的容积与上表面面积的数值比≤2，使进入固液旋流制浆器的水流压力保持≤2～10%的波动。

工作原理及过程：

①打开原料风力混合器的原料入口，在无外部动力输入的情况下，借用运输槽车卸料过程中的过剩风力，将各种粉料沿原料风力混合器外壁切线方向的原料入口同时送入原料风力混合器中进行混合；

②混合均匀后的各种粉料进入混料静止贮存仓，备用；

③打开固液旋流制浆器的清水入口和混料吸入口上的自动控制阀，位于清水入口上方的清水储备池与清水入口之间的垂直距离大于10米，在无外部动力输入的情况下，借助10米以上高差的位能将清水沿固液旋流制浆器外壁切线方向送入固液旋流制浆器中，并形成水平旋转和垂直下降的水流，混料静止贮存仓中的粉料借助其自重和水流的旋流负压双重作用被吸入固液旋流制浆器，进入固液旋流制浆器的混料，实现与水流的混合，形成初浆；

④初浆通过初浆输送管路送至与固液旋流制浆器垂直距离大于100米的井底，在无外部动力输入的情况下，初浆借助100米以上高差的位能高速下降至井底，之后沿水平方向进入初浆湍动成浆器，并在初浆湍动成浆器内部形成回返湍动的流场，初浆中的固液两相在回返湍动的流场中实现充分混合，最终形成均匀度和粘稠度满足要求的浆体材料，即成浆。

本设备利用物体的位能作为浆体材料制备与输送的原始动力：在负压和重力双重作用下，混料静止贮存仓中的混合粉料直接吸入固液旋流制浆器；制得的初浆同样在位能作用下，高速进入初浆湍动成浆器后实现充分混合。本实用新型由于有效利用了物料的位能，清水的输送、固液物料的混合、浆体材料的制成和输送等整个工艺的各个环节，无需输入外部动力，以此实现节能降耗的目的。同时，由于清水储备池表面积大、垂直落差小，进入固液旋流制浆器的清水压力保持相对恒定。

由于上述工作过程中一个充填系统形成后，在输送介质不变的条件下，其任意界面的负压和重力是一个相对恒定的数值，由此输送的混料流量也相对恒定。由此，如果需要改变浆体材料的浓度，只要调整清水储备池与固液旋流制浆器清水入口之间和固液旋流制浆器混料吸入口与混料静止贮存仓混料吸出口之间的自动控制阀即可实现。