本发明专利技术公开了一种内层可旋转防止充填管道堵塞的装置及方法，包括内层可旋转双层充填管道、密封滚珠轴承、传感器装置、电阻率监测装置与齿轮传动装置；内层可旋转双层充填管道由内层管道和外层管道连接组成，内层管道为可旋转管道，外层管道安装在内层管道外侧，用于固定内层可旋转管道的位置并保护内层管道；内层管道上设有传感器装置，传感器装置与电阻率监测装置连接，所述电阻率监测装置包括信号滤波与放大电路、单片机、PC计算机、PLC控制器；当管内电阻率高于设定的安全值时即启动PLC控制器控制电机旋转，电机通过齿轮传动装置带动内层管道进行旋转。本发明专利技术通过翻滚充填作业中的料浆，保证料浆浓度均匀，解决了堵管问题的发生。解决了堵管问题的发生。解决了堵管问题的发生。
【技术实现步骤摘要】
一种内层可旋转防止充填管道堵塞的装置及方法
[0001]本专利技术涉及一种内层可旋转防止充填管道堵塞的装置及方法，属于矿山充填中管道防堵管领域。
技术介绍
[0002]煤炭一直是我国能源供应的重要矿物，采煤的同时也需要对采空区进行充填作业。通常充填的料浆都是将一定量的原料进行配比混合处理后通过管道传输至采空区，在输送的过程中会存在料浆产生离析沉淀、地表泵送压力不足、管内进入杂物等问题，这些问题会导致管道的堵塞，给充填作业带来了很大的影响。堵管现象不但会延迟充填作业的完成时间，也会产生重大的经济损失，甚至会出现爆管等危险情况的发生。因此充填管道的堵塞问题需要有更多更优的方案来解决，不仅需要对堵管问题的处理上提出改进，更要在管道本身的结构上进行改进，提高充填效率，降低充填成本。
[0003]目前，堵管现象处理的方式还比较单一，通常都是对管道内壁产生的部分沉淀进行处理，但都只能够使管道在一定程度上进行疏通。针对充填堵管成因分析与处理以及充填作业最优数值理论计算，郑州煤炭工业集团公司工程师张建礼（张建礼,程小梅,王公忠,吴金刚.泵送矸石充填管道磨损与堵塞成因及对策研究[J].煤,2013,22(10):6
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8.）分析了泵送矸石充填体在管道内的流动特性，并且详细介绍了泵送矸石充填体对管道的磨损，计算了最佳的矸石颗粒大小、料浆浓度以及管径大小，给出了用小锤敲打管路检查堵管位置，并用高压水将堵塞的料浆冲洗干净的处理方案。此外，堵管问题的处理上也已有一些研究，中国专利CN113738440公开了一种膏体充填管道的处理方法及装置，通过对堵塞的充填管道通过高压风进行疏通，其次将充填管道进行引流及清洗并将水排入到沉淀池中，最后充填完毕后的充填管道通过高压风进行清洗；中国专利CN214660339U公开了一种充填钻孔清理井下充填管道堵塞的装置，通过在水平管道内注入水推动料浆流动，从而实现水平管道内料浆的清空又达到清洗水平管道的目的。然而，已有的充填管道堵塞处理方案都是对管道内沉淀物进行处理，这种方法虽然简单方便，但加大泵送水压的同时会造成管道很大的磨损，降低了管道的使用寿命，影响了充填作业的安全，并且具有较低的疏通效率。
[0004]因此，有必要对管道本身的结构进行改进与创新，以有效地避免堵管问题的发生。
技术实现思路
[0005]本专利技术提出一种内层可旋转的充填管道，具体地提供一种内层可旋转防止管道堵塞的充填装置及方法，有效的防止充填管道堵塞并保证充填作业的高效完成。
[0006]本专利技术的原理：充填作业料浆在管道内输送时往往会产生离析沉淀现象，此时由于受到重力的影响会使靠近管道底部的位置料浆密度逐渐增大，如果未能进行相关处理的话很容易造成堵管问题。因此使管道旋转起来，当密度较大的位置旋转到管道上部时，料浆会受到重力的作用向下运动，不停地旋转会使料浆在管道中任意翻滚，从而使料浆均匀的分布在管道的各个位置，避免了堵管现象的发生。
[0007]本专利技术提供了一种内层可旋转防止管道堵塞的装置，包括内层可旋转双层充填管道、密封滚珠轴承、传感器装置、电阻率监测装置与齿轮传动装置（管道旋转装置）；内层可旋转双层充填管道由内层管道和外层管道连接组成，其中内层管道为可旋转管道，外层管道安装在内层管道外侧，用于固定内层可旋转管道的位置并保护内层管道；外层管道和内层管道之间通过滚珠连接；所述内层可旋转双层充填管道与原有的充填管道相连接，在二者连接处放置有密封滚珠轴承保证管道的正常旋转，密封滚珠轴承可实现管道运输内部的密闭，防止料浆的四处飞溅而对管道的旋转造成影响。
[0008]内层管道上设有传感器装置，传感器装置包含上、下两个电极与绝缘垫片，传感器装置与电阻率监测装置连接，所述电阻率监测装置包括信号滤波与放大电路、单片机、PC计算机、PLC控制器；传感器装置将管道内的实时状态传送给信号滤波与放大电路进行处理，接着再传输至单片机进行处理，单片机将处理后的数据发送至PC计算机，当管内电阻率高于设定的安全值时即启动PLC控制器控制电机旋转，电机通过齿轮传动装置带动内层管道进行旋转；所述齿轮传动装置包括电机、齿轮和内层管道的外齿，内层管道端部（在与普通管道连接的一端）设有一圈外齿；用于连接外部传动装置进行管道的旋转；外部传动装置由电机及电机的转动轴上设有的一个齿轮构成，该齿轮与内层管道上的外齿啮合（齿轮与齿轮一一对应交错重合）。当电机开始工作时，电机带动齿轮随之旋转，同时作为主动齿轮带动内层管道上的外齿旋转，进而带动可旋转管道发生转动，即实现内层管道旋转的功能。
[0009]内层可旋转双层充填管道的内层管道为可旋转管道，其外壁设有若干条凹槽，用于放置滚珠实现内层管道相对转动（外层固定不转、内层旋转）的功能；外层管道外壁上设有固定装置，能够固定管道和保护内层旋转管道。上述装置中，内层可旋转双层充填管道内层管道外壁的凹槽的宽度与滚珠的直径匹配，二者为间隙配合，且凹槽内侧粘有一圈磁条，并需要涂抹润滑油，方便管道的安装与减小管道旋转的摩擦力。
[0010]本专利技术中，内层可旋转双层充填管道与原有的充填管道结合使用，布置在采空区长距离沿水平直线运输路径上。以120米的充填管道作为基本单元进行定义，在120米的充填管道上需要布置20米长的内层可旋转双层充填管道，与原有100米的普通管道连接，其具体位置布置在运输路径中易发生堵管的区间，具体布置也可根据料浆配比与输送环境进行调整。
[0011]上述装置中，内层可旋转管道的内层管道与普通管道连接处设置有一个用于放置密封滚珠轴承的连接槽，普通管道外侧设置有卡簧槽，将密封滚珠轴承放入槽中，并在密封滚珠轴承外侧安装卡簧进行固定，卡簧安装在普通管道外侧的卡簧槽内，既能保证管道的密闭性，也能使管道相互紧固。且滚珠轴承与管道连接处需涂抹润滑油，方便管道的安装与减小管道旋转的摩擦力。
[0012]上述装置中，内层可旋转双层充填管道的内层管道和外层管道之间为同轴非固定式结构，其中心轴都处于同一水平直线上。
[0013]上述装置中，内层可旋转双层充填管道的外层管道设有固定装置，用于固定在充填作业的需求环境中，保证内层管道的旋转。固定装置由固定环和固定支架组成。内层可旋转管道的外层装有固定环，固定环的数量和管道的长度有关，通常每5米的长度上需要安装2个固定环，且分别安置在距端部1.5米的位置处；固定支架安装在固定环的外侧，根据现场
环境，将固定支架安装在现场的岩石层或者土壤层中。
[0014]上述装置中，内层管道上的传感器装置的两个电极分别固定在绝缘垫片中，两个绝缘垫片分别粘结在内层管道的内壁上，可用来测试管内电阻率情况。下电极与恒流源连接，上电极与信号滤波与放大电路连接，出口段连接有单片机，单片机还与PC计算机相连，PC计算机控制PLC控制器，PLC控制器电路与电机相连，同时电源与恒流源、信号滤波与放大电路、单片机、PC计算机、PLC控制器、电机相连，为其提供所需要的电力情况。
[0015]上述装置中，PLC控制器操控电机进行旋转，按照“顺时针旋转—逆时针本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种内层可旋转防止充填管道堵塞的装置，其特征在于：包括内层可旋转双层充填管道、密封滚珠轴承、传感器装置、电阻率监测装置与齿轮传动装置；内层可旋转双层充填管道由内层管道和外层管道连接组成，其中内层管道为可旋转管道，外层管道安装在内层管道外侧，用于固定内层可旋转管道的位置并保护内层管道；外层管道和内层管道之间通过滚珠连接；所述内层可旋转双层充填管道与原有的充填管道相连接，在二者连接处放置有密封滚珠轴承保证管道的正常旋转；内层管道上设有传感器装置，传感器装置包含上、下两个电极与绝缘垫片，传感器装置与电阻率监测装置连接，所述电阻率监测装置包括信号滤波与放大电路、单片机、PC计算机、PLC控制器；传感器装置将管道内的实时状态传送给信号滤波与放大电路进行处理，接着再传输至单片机进行处理，单片机将处理后的数据发送至PC计算机，当管内电阻率高于设定的安全值时即启动PLC控制器控制电机旋转，电机通过齿轮传动装置带动内层管道进行旋转；所述齿轮传动装置包括电机、齿轮和内层管道的外齿，内层管道端部设有一圈外齿；用于连接外部传动装置进行管道的旋转；外部传动装置由电机及电机的转动轴上设有的一个齿轮构成，该齿轮与内层管道上的外齿啮合。2.根据权利要求1所述的内层可旋转防止充填管道堵塞的装置，其特征在于：内层可旋转双层充填管道的内层管道为可旋转管道，其外壁设有若干条凹槽，用于放置滚珠轴承实现内层管道相对转动的功能；外层管道外壁上设有固定装置，能够固定管道和保护内层旋转管道。3.根据权利要求1所述的内层可旋转防止充填管道堵塞的装置，其特征在于：内层可旋转双层充填管道内层管道外壁的凹槽的宽度与滚珠的直径匹配，二者为间隙配合，且凹槽内侧粘有一圈磁条，并需要涂抹润滑油，方便管道的安装与减小管道旋转的摩擦力。4.根据权利要求1所述的内层可旋转防止充填管道堵塞的装置，其特征在于：内层可旋转管道的内层管道与普通管道连接处设置有一个用于放置密封滚珠轴承的连接槽，普通管道外侧设置有卡簧槽，将密封滚珠轴承放入槽中，并在密封滚珠轴承外侧安装卡簧进行固定，卡簧安装在普通管道外侧的卡簧槽内，既能保证管道的密闭性，也能使管道相互紧固；且滚珠轴承与管道连接处需涂抹润滑油，方便管道的安装与减小管道旋转的摩擦力。5.根据权利要求1所述的内层可旋转防止充填管道堵塞的装置，其特征在于：内层可旋转双层充填管道的内层管道和外层管道之间为同轴非固定式结构，其中心轴都处于同一水平直线上。6.根据权利要求1所述的内层可...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯国瑞，张志城，戚庭野，郭军，王昊晨，王泽华，杜献杰，王林飞，丁琦，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：
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