一種噴射混凝土的防爆管安全防護裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種噴射混凝土的防爆管安全防護裝置，其主要包括一微動電機、兩個活塞、一個連桿機構、一個傳動齒輪，以及一輸出管口和一備用輸出管口；其中齒輪與微動電機的輸出軸固定連接，第一活塞桿的自由端還固定連接有一彈簧，當第一活塞桿自左向右運動時，彈簧與微動電機的電源開關按鈕接觸并啟動微動電機工作；在混凝土正常輸送過程中，通過活塞將備用輸出管封堵住，泵送混凝土從輸出管口輸出；當輸出管口后接的混凝土噴管總成出現混凝土堵管時，由活塞打開備用管口并同步封堵住輸出管口，以進行混凝土噴射輸出管路之間的自動切換。本發明的安全防護裝置為純機械結構，其運行穩定、可靠性好。
【專利說明】一種噴射混凝土的防爆管安全防護裝置
【技術領域】
[0001]本發明屬于泵送混凝土安全輸送【技術領域】，具體涉及一種噴射混凝土的防爆管安全防護裝置。
【背景技術】
[0002]煤礦掘進工作中錨噴支護是煤礦生產建設的重要工序，而噴射混凝土工藝則是煤礦井下最為普遍的錨噴作業工序。
[0003]在濕噴物料管道輸送過程中，混凝土輸送管道發生堵塞的情況時有發生，除容易造成設備的損壞外，嚴重時甚至影響到工程進度、威脅施工人員健康。
[0004]如何保證煤礦濕噴混凝土管道安全穩定運行，以及在發生混凝土輸送管路堵塞現象時，如何在保持井下混凝土噴射作業的應急處理是目前煤礦濕噴支護工程中亟待解決的難題。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是，提供一種純機械結構的噴射混凝土的防爆管安全防護裝置，其在發生混凝土輸送管路堵塞時，能自動切斷所堵塞管路的進口端、自動開啟備用的混凝土輸送管的進口端以繼續進行井下混凝土噴射作業。
[0006]本發明為實現上述目的所采用的技術方案是，一種噴射混凝土的防爆管安全防護裝置，其特征在于，包括一微動電機、一左端帶法蘭面并與混凝土輸送泵連接的管口、右端兼作第一活塞裝置的筒體的水平管；
[0007]所述第一活塞裝置的筒體內設置有第一活塞桿，所述第一活塞桿的自由端伸出所述水平管的右端管口外；
[0008]所述水平管上從左至右一前一后分別連通有第一支管和第二支管；
[0009]所述水平管、第一支管和第二支管三者的中心軸線在同一個平面上；
[0010]所述第一支管的中心軸線與所述水平管中心軸線之間的第一夾角小于等于30度；
[0011]所述第二支管的中心軸線與所述水平管中心軸線垂直；
[0012]所述第二支管的管壁上還開設有一管口，所述管口連接有第三支管，所述管口的中心軸線與所述第二支管的中心軸線垂直；
[0013]所述第一支管、第二支管和第三支管三者的內徑相等；
[0014]所述第一活塞桿的自由端的外壁上設置有齒圈，所述齒圈與設置在所述第一活塞桿下方的齒輪嚙合；
[0015]所述齒輪外側面上的齒部內側處固定連接有一連桿結構，所述連桿機構包括第一連桿、第二連桿、第三連桿和第四連桿；
[0016]所述第一連桿、第二連桿、第三連桿和第四連桿依次成可轉動連接；
[0017]所述第二連桿為一杠桿，所述杠桿的支點到所述第一連桿與第二連桿的連接點的距離大于或等于所述杠桿的支點到所述第三連桿與第二連桿的連接點的距離的2倍；
[0018]所述第二支管兼作第二活塞裝置的筒體，所述第四連桿兼作第二活塞桿；
[0019]所述第二活塞桿的末端伸入所述第二活塞裝置的筒體內，其自由端伸出所述第二支管的管口外；
[0020]所述第一支管和第三支管分別連接有混凝土噴管總成；
[0021]所述齒輪與所述第一活塞桿的表面均分別開設有一不透孔，兩個不透孔之間通過一斷裂保護裝置連接，所述斷裂保護裝置的抗剪切強度對應于所述混凝土噴管總成和額定工作壓力值的80-90% ；
[0022]所述斷裂保護裝置為U形卡扣，所述U形卡扣的兩個連接腿部分別插入所述不透孔內形成跨接；
[0023]所述齒輪與所述微動電機的輸出軸固定連接；
[0024]所述第一活塞桿的自由端還固定連接有一彈簧，所述微動電機的電源開關按鈕設置在所述彈簧的軸向延長線上并與彈簧保留一定間隙，當所述第一活塞桿自左向右運動時，所述彈簧與所述微動電機的電源開關按鈕相接觸并啟動所述微動電機工作；
[0025]當所述第一混凝土噴管總成內混凝土正常輸送時，所述第一活塞桿的末端將所述第一支管與水平管連通處封堵住，所述第二活塞桿的末端在所述第三支管與第二支管連通處的下方，混凝土自水平管的左端輸入從第三支管的出口輸出進入第二混凝土噴管總成；
[0026]當所述第一混凝土噴管總成內出現堵管時，所述第一活塞桿在裝置內混凝土壓力的作用下向右推送逐步將所述第一支管與水平管連通處打開；與此同時，所述第一活塞桿的齒圈帶動所述齒輪順時針轉動并推動所述連桿機構工作，所述連桿機構的第四連接桿自下而上運動直至完全封堵所述第三支管與第二支管連通處，此時，混凝土自水平管的左端輸入從第一支管的出口輸出進入第一混凝土噴管總成。
[0027]上述技術方案直接帶來的技術效果是，噴射混凝土的防爆管安全防護裝置為純機械結構，其運行穩定、可靠性好；
[0028]采用上述技術方案的噴射混凝土的防爆管安全防護裝置在發生混凝土輸送管路堵塞時，能自動切斷所堵塞管路的進口端、自動開啟備用的混凝土輸送管的進口端以繼續進行井下混凝土噴射作業。詳細說明如下:
[0029]上述技術方案中的連桿結構是借鑒現有技術的插齒機的連桿機構，其技術成熟、運行可靠。該連桿機構一方面，可以巧妙地將水平方向上的運動轉換為垂直方向上的運動，即實現動作的“換向”；另一方面，其通過杠桿原理，可以將輸入的作用力經放大后的輸出。具體到上述技術方案中的連桿機構，由于:
[0030]1、第一支管的中心軸線與水平管中心軸線之間的第一夾角小于或等于30度；而第二支管的中心軸線與水平管中心軸線垂直；而且第一支管、第二支管和第三支管三者的內徑相等。
[0031]上述系列技術特征的采用，使得要全部打開第一支管與水平管連接處，第一活塞桿所需進行的從左向右方向上的運動距離(等于管徑除以第一夾角的正弦值)，始終為全部封堵住第三支管與水平管連接處，第二活塞桿進行的從下向上方向上運動距離(等于管徑)2倍以上。
[0032]2、所述第二連桿為一杠桿，所述杠桿的支點到所述第一連桿與第二連桿的連接點的距離大于或等于所述杠桿的支點到所述第三連桿與第二連桿的連接點的距離的2倍。
[0033]這一技術手段的采用，一方面可以將源于第一活塞桿產生、經齒輪傳遞到達連桿機構的主動力，經杠桿效應放大至少2倍以上，以作為第二活塞桿的驅動力；
[0034]3、由于第一活塞桿與第二活塞桿各自的末端所受的混凝土壓力相等。
[0035]因此，只有運用(上述第2)所述的杠桿原理進行力的放大后輸出，才能保證第二活塞桿運動的進行；
[0036]而(上述第I)所述的要按預期的方式全部打開或封堵住相應的關口連接處，第一活塞桿運動的距離大于或者等于第二活塞桿運動距離的2倍，這一技術手段構成了杠桿發揮預期作用的必要條件之一。即，隨著第一活塞桿自左向右運動開始、第一支管與水平管連接處開始漸次打開、裝置內混凝土壓力開始泄壓，直至第一支管與水平管連接處全部成敞開狀態、裝置內混凝土壓力達到新的平衡的全過程中，第二活塞桿將同步向上推送、直至將第三支管與水平管連接處完全封堵。
[0037]當上述工作過程結束后，可以將于第三支管連接的混凝土噴管總成拆卸下來(或直接在連接狀態下)，進行管路的疏通。疏通完畢后，將其重新安裝到位。
[0038]當井下混凝土噴射作業完成后，由人工或借助機械，重新將噴射混凝土的防爆管安全防護裝置復位，并更換新的斷裂保護裝置(U形卡扣)，備用。
[0039]考慮到噴射混凝土的防爆管安全防護裝置在運轉過程中，可能存在驅動力不足，將導致相應管口連接處不能自動且順利地實現完全開啟或完全封堵的全部動作，上述技術方案中，還輔之以“齒輪與微動電機的輸出軸固定連接；第一活塞桿的自由端還固定連接有一彈簧，當第一活塞桿自左向右運動時，該彈簧與微動電機的電源開關按鈕接觸并啟動微動電機工作”等系列技術手段，以借助微動電機，對齒輪進行強制性輔助驅動。
[0040]作為優選，上述齒輪的圓心處設置有一用于支撐所述第一連桿的支撐塊。
[0041]該優選技術方案直接帶來的技術效果是，可以更好地保證第一連桿動作執行的穩定性，防止其出現以其與齒輪固定連接點產生圓周運動。
[0042]進一步優選，上述U形卡扣的材質為酚醛樹脂。
[0043]該優選技術方案直接帶來的技術效果是，該技術手段的采用，主要是考慮到酚醛樹脂材料的脆性(所能產生的彈性變形量小)，以保證其及時斷裂。
[0044]進一步優選，上述的噴射混凝土的防爆管安全防護裝置，其特征在于，除所述齒輪和所述斷裂保護裝置之外的其他部分，材質均為不銹鋼。
[0045]該優選技術方案直接帶來的技術效果是，這主要考慮的是防爆管安全防護裝置可以更好地適應其具體的使用工況。
[0046]進一步優選，上述第一活塞桿和第二活塞桿的末端均設置有襯膠層；所述水平管與所述第一支管的連接處設置有襯膠層；所述第三支管與所述第二支管的連接處設置有襯月父層O
[0047]該優選技術方案直接帶來的技術效果是，可以更好地保證所需達到的密封效果。
[0048]綜上所述，本發明的噴射混凝土的防爆管安全防護裝置相對于現有技術，具有純機械結構所特有的運行安全穩定性與可靠性，其在發生混凝土輸送管路堵塞時，能自動切斷所堵塞管路的進口端、自動開啟備用的混凝土輸送管的進口端，以繼續進行井下混凝土噴射作業等有益效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0049]圖1為本發明的噴射混凝土的防爆管安全防護裝置的剖視結構示意圖之一(主要示出第一混凝土噴管總成內混凝土正常輸送時的工作狀態)；
[0050]圖2為本發明的噴射混凝土的防爆管安全防護裝置的剖視結構示意圖之二(主要示出第一混凝土噴管總成內混凝土出現堵管時的工作狀態)；
[0051]圖3為本發明的噴射混凝土的防爆管安全防護裝置的剖視結構示意圖之三(主要示出微動電機、齒輪即第一活塞桿之間的位置連接關系)。
【具體實施方式】
[0052]下面結合附圖對本發明進行詳細說明。
[0053]如圖1、圖2所示，本發明的噴射混凝土的防爆管安全防護裝置，其特征在于，包括一微動電機、一左端帶法蘭面并與混凝土輸送泵連接的管口、右端兼作第一活塞裝置的筒體的水平管I ;
[0054]上述第一活塞裝置的筒體內設置有第一活塞桿5,所述第一活塞桿5的自由端伸出所述水平管的右端管口外；
[0055]水平管上從左至右一前一后分別連通有第一支管2和第二支管3 ；
[0056]上述水平管、第一支管2和第二支管3三者的中心軸線在同一個平面上；
[0057]上述第一支管2的中心軸線與所述水平管中心軸線之間的夾角小于或等于30度；
[0058]上述第二支管3的中心軸線與所述水平管中心軸線垂直；
[0059]第二支管3的管壁上還開設有一管口，該管口連接有第三支管4，第三支管4的中心軸線與第二支管3的中心軸線垂直；
[0060]上述第一支管2、第二支管3和第三支管4三者的內徑相等；
[0061]上述第一活塞桿5的自由端的外壁上設置有齒圈31，該齒圈與設置在第一活塞桿下方的齒輪6哨合；
[0062]齒輪外側面上的齒部內側處11固定連接有一連桿結構，該連桿機構包括第一連桿7、第二連桿9、第三連桿8和第四連桿10 ；
[0063]上述第一連桿7、第二連桿9、第三連桿8和第四連桿10依次成可轉動連接；
[0064]上述第二連桿9為一杠桿，該杠桿的支點12到第一連桿與第二連桿的連接點的距離大于或等于所述杠桿的支點12到所述第三連桿與第二連桿的連接點的距離的2倍；
[0065]上述第二支管12兼作第二活塞裝置的筒體，第四連桿10兼作第二活塞桿；
[0066]上述第二活塞桿的末端伸入所述第二活塞裝置的筒體內，其自由端伸出所述第二支管的管口3外；
[0067]上第一支管2和第三支管3分別連接有混凝土噴管總成；
[0068]上述齒輪6與所述第一活塞桿表面分別開設有一不透孔(圖中未示出)，兩個不透孔之間通過一斷裂保護裝置(圖中未示出)連接，該斷裂保護裝置的抗剪切強度對應于上述混凝土噴管總成和額定工作壓力值的80-90% ；
[0069]上述斷裂保護裝置為U形卡扣，該U形卡扣的兩個連接腿部分別插入上述不透孔內形成跨接；
[0070]如圖3所示，上述齒輪6與微動電機51的連接軸13固定連接；
[0071]上述第一活塞桿的自由端還固定連接有一彈簧41,上述微動電機6的電源開關按鈕(圖中未示出)設置在彈簧41的軸向延長線上并與彈簧保留一定間隙，當第一活塞桿自左向右運動時，該彈簧41與微動電機的電源開關按鈕(圖中未示出)接觸并啟動微動電機6工作；
[0072]當上述第一混凝土噴管總成內混凝土正常輸送時，上述第一活塞桿5的末端將第一支管與水平管連通處封堵住，第二活塞桿10的末端在第三支管與第二支管連通處的下方，混凝土自水平管的左端輸入從第三支管的出口輸出進入第二混凝土噴管總成；
[0073]當上述第一混凝土噴管總成內出現堵管時，第一活塞桿5在裝置內混凝土壓力的作用下向右推送逐步將所述第一支管與水平管連通處打開；與此同時，第一活塞桿的齒圈31帶動所述齒輪6順時針轉動并推動所述連桿機構工作，連桿機構的第四連接桿自下而上運動直至完全封堵第三支管4與第二支管3連通處，此時，混凝土自水平管的左端輸入從第一支管2的出口輸出進入第一混凝土噴管總成。
[0074]上述齒輪6的圓心處最好還設置有一用于支撐所述第一連桿的支撐塊23。
[0075]上述U形卡扣的材質為酚醛樹脂。
[0076]上述的噴射混凝土的防爆管安全防護裝置，除所述齒輪6和所述斷裂保護裝置之外的其他部分，材質均為不銹鋼。
[0077]上述第一活塞桿5和第二活塞桿10的末端均設置有襯膠層(圖中未示出)；水平管I與第一支管2的連接處均設置有襯膠層(圖中未示出)；第三支管4與第二支管3的連接處均設置有襯膠層(圖中未示出)。
【權利要求】
1.一種噴射混凝土的防爆管安全防護裝置，其特征在于，包括一微動電機、一左端帶法蘭面并與混凝土輸送泵連接的管口、右端兼作第一活塞裝置的筒體的水平管； 所述第一活塞裝置的筒體內設置有第一活塞桿，所述第一活塞桿的自由端伸出所述水平管的右端管口外； 所述水平管上從左至右一前一后分別連通有第一支管和第二支管； 所述水平管、第一支管和第二支管三者的中心軸線在同一個平面上； 所述第一支管的中心軸線與所述水平管中心軸線之間的夾角小于或等于30度； 所述第二支管的中心軸線與所述水平管中心軸線垂直； 所述第二支管的管壁上還開設有一管口，所述管口連接有第三支管，所述管口的中心軸線與所述第二支管的中心軸線垂直； 所述第一支管、第二支管和第三支管三者的內徑相等； 所述第一活塞桿的自由端的外壁上設置有齒圈，所述齒圈與設置在所述第一活塞桿下方的齒輪哨合； 所述齒輪外側面上的齒部內側處固定連接有一連桿結構，所述連桿機構包括第一連桿、第二連桿、第三連桿和第四連桿； 所述第一連桿、第二連桿、第三連桿和第四連桿依次成可轉動連接； 所述第二連桿為一杠桿，所述杠桿的支點到所述第一連桿與第二連桿的連接點的距離大于或等于所述杠桿的支點到所述第三連桿與第二連桿的連接點的距離的2倍； 所述第二支管兼作第二活塞裝置的筒體，所述第四連桿兼作第二活塞桿； 所述第二活塞桿的末端伸入所述第二活塞裝置的筒體內，其自由端伸出所述第二支管的管口外； 所述第一支管和第三支管分別連接有混凝土噴管總成； 所述齒輪與所述第一活塞桿的表面均分別開設有一不透孔，兩個不透孔之間通過一斷裂保護裝置連接，所述斷裂保護裝置的抗剪切強度對應于所述混凝土噴管總成和額定工作壓力值的80-90% ； 所述斷裂保護裝置為U形卡扣，所述U形卡扣的兩個連接腿部分別插入所述不透孔內形成跨接； 所述齒輪與所述微動電機的輸出軸成固定連接； 所述第一活塞桿的自由端還固定連接有一彈簧，所述微動電機的電源開關按鈕設置在所述彈簧的軸向延長線上并與彈簧保留一定間隙，當所述第一活塞桿自左向右運動時，所述彈簧與所述微動電機的電源開關按鈕相接觸并啟動所述微動電機工作； 當所述第一混凝土噴管總成內混凝土正常輸送時，所述第一活塞桿的末端將所述第一支管與水平管連通處封堵住，所述第二活塞桿的末端在所述第三支管與第二支管連通處的下方，混凝土自水平管的左端輸入從第三支管的出口輸出進入第二混凝土噴管總成； 當所述第一混凝土噴管總成內出現堵管時，所述第一活塞桿在裝置內混凝土壓力的作用下向右推送逐步將所述第一支管與水平管連通處打開；與此同時，所述第一活塞桿的齒圈帶動所述齒輪順時針轉動并推動所述連桿機構工作，所述連桿機構的第四連接桿自下而上運動直至完全封堵所述第三支管與第二支管連通處，此時，混凝土自水平管的左端輸入從第一支管的出口輸出進入第一混凝土噴管總成。
2.根據權利要求1所述的噴射混凝土的防爆管安全防護裝置，其特征在于，所述齒輪的圓心處設置有一用于支撐所述第一連桿的支撐塊。
3.根據權利要求1所述的噴射混凝土的防爆管安全防護裝置，其特征在于，所述U形卡扣的材質為酚醛樹脂。
4.根據權利要求1所述的噴射混凝土的防爆管安全防護裝置，其特征在于，除所述齒輪和所述斷裂保護裝置之外的其他部分，材質均為不銹鋼。
5.根據權利要求1所述的噴射混凝土的防爆管安全防護裝置，其特征在于，所述第一活塞桿和第二活塞桿的末端均設置有襯膠層； 所述水平管與所述第一支管的連接處設置有襯膠層； 所述第三支管與所述第二支管的連接處設置有襯膠層。
【文檔編號】E21D11/10GK104278997SQ201410505212
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月26日 優先權日:2014年9月26日
【發明者】陳連軍, 程衛民, 王剛, 劉國明, 潘剛, 曹森 申請人:山東科技大學