CN110553063B - 一种煤矿矸石膏体充填可旋转布料阀装置及操作方法 - Google Patents

Abstract

一种煤矿矸石膏体充填可旋转布料阀装置及操作方法，属于煤矿矸石膏体充填领域。旋转布料阀装置包括：旋转阀、矿用换向阀和阀门液压驱动装置；在旋转阀的上端连接有矿用换向阀和阀门液压驱动装置，矿用换向阀位于的阀门液压驱动装置一侧；矿用换向阀通过手动接通阀门液压驱动装置驱动旋转阀换向；或者通过阀门液压驱动装置的电磁阀接通阀门液压驱动装置驱动旋转阀转动换向。优点：本发明结构紧凑，耐磨损，耐高压，密封性好，拆装和维修方便，操作简单省力。1、实现现场和远程控制，方便现场检修和集控室远程控制。2、在高压的工况下也不会泄漏。3、结构简单，零件用量少，大大减少了故障率。4、能在狭小的空间使用和方便安装，实现无人值守。

Description

一种煤矿矸石膏体充填可旋转布料阀装置及操作方法

技术领域

本发明涉及煤矿矸石膏体充填领域，特别是一种煤矿矸石膏体充填可旋转布料阀装置及操作方法。

背景技术

随着煤矿对回填需求的增加，在进行井下膏体充填的过程中，由于回填的工作面较多，空间有限，特别是在综采的情况下，支架处空间狭小，这就需要一种可以实现快速切换布料方向的装置，而且由于充填管路压力要达到10MPa，这就需要一种既能承受高压，同时还要满足大口径、不怕磨损、结构紧凑、操作简便、拆卸和维修方便等要求的装置。

目前市场上还没有能够满足煤矿井下充填布料换向的管阀装置，很多管道换向装置无法同时满足高压、体积小、结构简单、能使用煤矸石膏体介质、耐磨损、操作和维修简单等性能。

发明内容

本发明的目的是要提供一种煤矿矸石膏体充填可旋转布料阀装置及操作方法，在不停机的情况下，实现工作面的切换；加工方便，结构紧凑，快速切换过程也不会影响整个管路的压力。

本发明的目的是这样实现的：旋转布料阀装置包括：旋转阀、矿用换向阀和阀门液压驱动装置；在旋转阀的上端连接有矿用换向阀和阀门液压驱动装置，矿用换向阀位于阀门液压驱动装置一侧；矿用换向阀通过手动接通阀门液压驱动装置驱动旋转阀换向；或者通过阀门液压驱动装置的电磁阀接通阀门液压驱动装置驱动旋转阀转动换向。

所述的旋转阀包括：旋转轴和阀体；旋转轴位于阀体内并能在阀体内转动，旋转轴的上端与阀门液压驱动装置连接。

所述的阀体为方体，上端连接有阀体盖板，在阀体盖板上端固定有齿轮室，底端连接有底板，在底板与阀体之间有底板密封；在阀体上有四个孔，在阀体上端的阀体盖板上有旋转轴孔，在阀体盖板上连接有轴套，在轴套内壁嵌有旋转密封，轴套与阀体盖板之间有轴套密封；所述的轴套与旋转轴孔位置相配套；在阀体的三个侧面上有三个相通的孔，分别为A孔、B孔和C孔，A孔为进料孔，B孔和C孔为出料孔。

所述的旋转轴的上部和下部分别通过上铜套和下铜套与阀体间配合连接；在旋转轴的侧壁上嵌有旋转轴密封，旋转轴密封位于旋转轴与阀体内壁之间；旋转轴上部为方形轴，在方形轴上配合连接有阀门液压驱动装置的齿轮，齿轮位于齿轮室内。

所述的阀门液压驱动装置固定在阀体上端的齿轮室侧壁上，在齿轮室的上端通过螺栓固定有压板，在压板上有上盖板；有两组往复液压驱动，相互配合运行；在齿轮的两侧各有一组往复液压驱动，每一组往复液压驱动包括有两个驱动油缸；两个驱动油缸推动齿条带动齿轮，与齿轮相连接的旋转轴带动阀体同步转动，实现液压驱动旋转阀换向。

阀门液压驱动装置有四个驱动油缸结构相同，分别为一号液压油缸、二号液压油缸、三号液压油缸和四号液压油缸，分为两个一组，相向布置；包括：活塞、支撑环、外卡键、缸体、压盘、半环、调节轴、齿条活塞杆轴、鼓形密封圈、外导向环；活塞位于缸体内，齿条活塞杆轴的两端分别对应连接在两个驱动油缸的活塞上，在齿条活塞杆轴的中间位置上有齿条，齿条位于齿轮室内并与齿轮相啮合；在活塞上有支撑环、外卡键、鼓形密封圈和外导向环，在活塞的端部有半环，在缸体的端部连接有调节轴。

所述的液压油缸行程为126mm，单个油缸公称推力1580Kg，两个油缸一组，10MPa压力，实现旋转布料阀换向。

旋转布料阀装置操作方法：

接通控制管路以及进料管和出料管；

接通液压泵站电源，使液压泵站处于正常工作状态，液压泵站为阀门液压驱动装置提供驱动动力；

手动换向：矿用换向阀安装在液压泵站与阀门液压驱动装置之间，扳动矿用换向阀实现旋转布料阀装置的两个输出料位置，液压泵站的动力通过矿用换向阀驱动液压油缸，齿条推动齿轮作正向或反向90°旋转，驱动旋转布料阀装置的旋转轴旋转；一号液压油缸和四号液压油缸为一个动作组，二号液压油缸和三号液压油缸为一个动作组；旋转轴旋转后有两个输出料位，一个输出料位置是A进料口和C出料口相通，当旋转轴旋转90°时，另一个输出料位置是A进料口和B出料口相通；控制旋转轴旋转即完成了换向输出料；

自动换向：在液压泵站与阀门液压驱动装置之间安装电磁阀，电磁阀与电磁阀控制器连接，控制电磁阀控制器，液压泵站的动力通过电磁阀驱动液压油缸作正向或反向90°旋转，控制旋转轴旋转即完成了换向输出料；

远程换向：在液压泵站与阀门液压驱动装置之间安装电磁阀，电磁阀与电磁阀控制器连接，远程控制装置与电磁阀控制器连接；在远方输入控制信号，控制信号控制电磁阀控制器，液压泵站的动力通过电磁阀驱动液压油缸作正向或反向90°旋转，控制旋转轴旋转即完成了换向输出料。

有益效果，由于采用了上述方案，通过两个液压油缸推动齿条从而带动齿轮，将旋转轴相对阀体转动，实现旋转阀换向或配合远程操控装置实现远程操控换向；换向阀可以实现手动。在齿轮和齿条传动机构中形成腔体，内部加入润滑油，增加润滑和避免锈蚀。上部用盖板密封，需要时可以打开上盖板检查齿轮和齿条配合和磨损情况。

阀体为焊接件，与旋转轴配合采用O型圈密封，阀体和旋转轴分别开有三个孔洞，当处于位置直通时A进料口与C出料口连通，当旋转轴旋转90°时，A进料口与B出料口通。

所述的底板开有凹槽，内部镶嵌铜套与旋转轴下部配合，起到定位和减小摩擦力的作用，底板加工凸台，与缸体配合并用O型圈密封，在底板上均布加工8个螺栓孔，用螺钉与阀缸体连接。

所述的旋转轴上部与阀体间也用铜套配合，并且上部增加一个轴套，在轴向和径向分别用O型圈密封，旋转轴上部加工成方形，与齿轮配合，在齿轮和齿条传动机构中形成腔体，内部加入润滑油，增加润滑和避免锈蚀。上部用盖板密封，需要时可以打开盖板检查齿轮和齿条配合和磨损情况。具体有益效果如下：

1、由于采用了上述可旋转布料阀，可以实现井下在不同工作面连续膏体充填，避免了设备停机和管路冲洗，不同工作面可以快速切换，提高了工作效率。

2、由于采用了上述可旋转布料阀，可以实现高压输送，避免了跑冒漏等浪费和污染环境问题。

3、由于采用了上述可旋转布料阀，避免了不同工作面之间重新布置管路等问题，大大降低了充填管路的用量。

在不停机的情况下，实现工作面的切换；加工方便，结构紧凑，快速切换过程也不会影响整个管路的压力。，达到了本发明的目的。

优点：本发明结构紧凑，耐磨损，耐高压，密封性好，拆装和维修方便，且操作简单省力。

1、采用上述可旋转布料阀，可以实现现场和远程控制，方便现场检修和集控室远程控制。

2、采用上述可旋转布料阀，在高压的工况下也不会泄漏，齿轮和齿条运行可靠。

3、采用上述可旋转布料阀，结构简单，零件用量少，大大减少了故障率，拆卸和维修方便。

4、采用上述可旋转布料阀，结构紧凑，在狭小的空间也可以使用和方便安装，远程操控可以实现无人值守。

附图说明

图1为本发明旋转布料阀的剖视结构示意图。

图2为图1的侧视结构图。

图3为本发明的阀门液压驱动装置剖视结构示意图。

图4为本发明中旋转布料阀装置中俯视状态旋转阀处于A和C相通示意图。

图5为本发明中旋转布料阀装置中俯视状态旋转阀处于A和B相通示意图。

图中，1、压板；2、齿轮；3、上铜套；4、旋转轴；5、阀体；6、底板；7、下铜套；8、活塞；9、支撑环；10、外卡键；11、缸体；12、压盘；13、半环；14、调节轴；15、齿条活塞杆轴；16、轴套；17、上盖板；18矿用换向阀；19、旋转密封；20、轴套密封；21、旋转轴密封；22、底板密封；23、鼓形密封圈；24、外导向环；25、阀体盖板；26、一号液压油缸； 27、二号液压油缸；28、三号液压油缸；29、四号液压油缸。

具体实施方式

旋转布料阀装置包括：旋转阀、矿用换向阀18和阀门液压驱动装置；在旋转阀的上端连接有矿用换向阀18和阀门液压驱动装置，矿用换向阀18位于阀门液压驱动装置一侧；矿用换向阀18通过手动接通阀门液压驱动装置驱动旋转阀换向；或者通过阀门液压驱动装置的电磁阀接通阀门液压驱动装置驱动旋转阀转动换向。

所述的旋转阀包括：旋转轴4和阀体5；旋转轴4位于阀体5内并能在阀体5内转动，旋转轴4的上端与阀门液压驱动装置连接。

所述的阀体5为方体，上端连接有阀体盖板25，在阀体盖板25上端固定有齿轮室，底端连接有底板6，在底板与阀体之间有底板密封22；在阀体上有四个孔，在阀体5上端的阀体盖板25上有旋转轴孔，在阀体盖板25上连接有轴套16，在轴套内壁嵌有旋转密封19，轴套16与阀体盖板25之间有轴套密封20；所述的轴套与旋转轴孔位置相配套；在阀体的三个侧面上有三个相通的孔，分别为A孔、B孔和C孔，A孔为进料孔，B孔和C孔为出料孔。

所述的旋转轴4的上部和下部分别通过上铜套3和下铜套7与阀体7间配合连接；在旋转轴4的侧壁上嵌有旋转轴密封21，旋转轴密封21位于旋转轴4与阀体7内壁之间；旋转轴4上部为方形轴，在方形轴上配合连接有阀门液压驱动装置的齿轮2，齿轮2位于齿轮室内。

所述的阀门液压驱动装置固定在阀体5上端的齿轮室侧壁上，在齿轮室的上端通过螺栓固定有压板1，在压板1上有上盖板17；有两组往复液压驱动，相互配合运行；在齿轮2的两侧各有一组往复液压驱动，每一组往复液压驱动包括有两个驱动油缸；两个驱动油缸推动齿条带动齿轮2，与齿轮相连接的旋转轴带动阀体同步转动，实现液压驱动旋转阀换向。

阀门液压驱动装置的四个驱动油缸结构相同，分别为一号液压油缸26、二号液压油缸27、三号液压油缸28和四号液压油缸29，分为两个一组，相向布置；包括：活塞8、支撑环9、外卡键10、缸体11、压盘12、半环13、调节轴14、齿条活塞杆轴15、鼓形密封圈23、外导向环24；

活塞8位于缸体11内，齿条活塞杆轴15的两端分别对应连接在两个驱动油缸的活塞8上，在齿条活塞杆轴15的中间位置上有齿条，齿条位于齿轮室内并与齿轮2相啮合；在活塞8上有支撑环9、外卡键10、鼓形密封圈23和外导向环24，在活塞8的端部有半环13，在缸体11的端部连接有调节轴14。

所述的液压油缸行程为126mm，单个油缸公称推力1580Kg，两个油缸一组，10MPa压力，实现旋转布料阀换向。

旋转布料阀装置操作方法：

接通控制管路以及进料管和出料管；

接通液压泵站电源，使液压泵站处于正常工作状态，液压泵站为阀门液压驱动装置提供驱动动力；

手动换向：矿用换向阀18安装在液压泵站与阀门液压驱动装置之间，扳动矿用换向阀18实现旋转布料阀装置的两个输出料位置，液压泵站的动力通过矿用换向阀18驱动液压油缸，齿条推动齿轮作正向或反向90°旋转，驱动旋转布料阀装置的旋转轴4旋转；一号液压油缸26和四号液压油缸29为一个动作组，二号液压油缸27和三号液压油缸28为一个动作组；旋转轴4旋转后有两个输出料位，一个输出料位置是A进料口和C出料口相通，当旋转轴4旋转90°时，另一个输出料位置是A进料口和B出料口相通；控制旋转轴4旋转即完成了换向输出料；

自动换向：在液压泵站与阀门液压驱动装置之间安装电磁阀，电磁阀与电磁阀控制器连接，控制电磁阀控制器，液压泵站的动力通过电磁阀驱动液压油缸作正向或反向90°旋转，控制旋转轴4旋转即完成了换向输出料；

远程换向：在液压泵站与阀门液压驱动装置之间安装电磁阀，电磁阀与电磁阀控制器连接，远程控制装置与电磁阀控制器连接；在远方输入控制信号，控制信号控制电磁阀控制器，液压泵站的动力通过电磁阀驱动液压油缸作正向或反向90°旋转，控制旋转轴4旋转即完成了换向输出料。

所述的电磁阀控制器和远程控制装置均为现有技术，在此不再赘述。

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对本发明或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地描述，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

下面接合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

实施例1：如图1，旋转轴和阀体件采用多重密封，保证了在高压下不会泄漏，旋转轴和齿轮件件采用方形轴连接，增加了强度，齿轮和齿条传动比较安全可靠。

图4和图5示意了旋转切换的结构，通过90°的旋转可以实现A进料口和C出料口相通，以及A进料口和B出料口相通。

图3示意了齿轮和齿条的传动，通过气缸推动齿条带动带动齿轮和旋转轴旋转，从而实现通道的切换，一号液压油缸和四号液压油缸一组，二号液压油缸和三号液压油缸一组实现对齿条的同步推动。

Claims (5)

1.一种煤矿矸石膏体充填可旋转布料阀装置，其特征是：旋转布料阀装置包括：旋转阀、矿用换向阀和阀门液压驱动装置；在旋转阀的上端连接有矿用换向阀和阀门液压驱动装置，矿用换向阀位于阀门液压驱动装置一侧；矿用换向阀通过手动接通阀门液压驱动装置驱动旋转阀换向；或者通过阀门液压驱动装置的电磁阀接通阀门液压驱动装置驱动旋转阀转动换向；

所述的旋转阀包括：旋转轴和阀体；旋转轴位于阀体内并能在阀体内转动，旋转轴的上端与阀门液压驱动装置连接；

所述的旋转轴的上部和下部分别通过上铜套和下铜套与阀体间配合连接；在旋转轴的侧壁上嵌有旋转轴密封，旋转轴密封位于旋转轴与阀体内壁之间；旋转轴上部为方形轴，在方形轴上配合连接有阀门液压驱动装置的齿轮，齿轮位于齿轮室内；

阀门液压驱动装置有四个驱动油缸结构相同，分别为一号液压油缸、二号液压油缸、三号液压油缸和四号液压油缸，分为两个一组，相向布置；包括：活塞、支撑环、外卡键、缸体、压盘、半环、调节轴、齿条活塞杆轴、鼓形密封圈、外导向环；活塞位于缸体内，齿条活塞杆轴的两端分别对应连接在两个驱动油缸的活塞上，在齿条活塞杆轴的中间位置上有齿条，齿条位于齿轮室内并与齿轮相啮合；在活塞上有支撑环、外卡键、鼓形密封圈和外导向环，在活塞的端部有半环，在缸体的端部连接有调节轴。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿矸石膏体充填可旋转布料阀装置，其特征是：所述的阀体为方体，上端连接有阀体盖板，在阀体盖板上端固定有齿轮室，底端连接有底板，在底板与阀体之间有底板密封；在阀体上有四个孔，在阀体上端的阀体盖板上有旋转轴孔，在阀体盖板上连接有轴套，在轴套内壁嵌有旋转密封，轴套与阀体盖板之间有轴套密封；所述的轴套与旋转轴孔位置相配套；在阀体的三个侧面上有三个相通的孔，分别为A孔、B孔和C孔，A孔为进料孔，B孔和C孔为出料孔。

3.根据权利要求1所述的一种煤矿矸石膏体充填可旋转布料阀装置，其特征是：所述的阀门液压驱动装置固定在阀体上端的齿轮室侧壁上，在齿轮室的上端通过螺栓固定有压板，在压板上有上盖板；有两组往复液压驱动，相互配合运行；在齿轮的两侧各有一组往复液压驱动，每一组往复液压驱动包括有两个驱动油缸；两个驱动油缸推动齿条带动齿轮，与齿轮相连接的旋转轴带动阀体同步转动，实现液压驱动旋转阀换向。

4.根据权利要求1所述的一种煤矿矸石膏体充填可旋转布料阀装置，其特征是：所述的液压油缸行程为126mm，单个油缸公称推力1580Kg，两个油缸一组，10MPa压力，实现旋转布料阀换向。

5.采用权利要求1所述的一种煤矿矸石膏体充填可旋转布料阀装置的操作方法，其特征是：旋转布料阀装置操作方法：

接通控制管路以及进料管和出料管；

接通液压泵站电源，使液压泵站处于正常工作状态，液压泵站为阀门液压驱动装置提供驱动动力；

手动换向：矿用换向阀安装在液压泵站与阀门液压驱动装置之间，扳动矿用换向阀实现旋转布料阀装置的两个输出料位置，液压泵站的动力通过矿用换向阀驱动液压油缸，齿条推动齿轮作正向或反向90°旋转，驱动旋转布料阀装置的旋转轴旋转；一号液压油缸和四号液压油缸为一个动作组，二号液压油缸和三号液压油缸为一个动作组；旋转轴旋转后有两个输出料位，一个输出料位置是A进料口和C出料口相通，当旋转轴旋转90°时，另一个输出料位置是A进料口和B出料口相通；控制旋转轴旋转即完成了换向输出料；

自动换向：在液压泵站与阀门液压驱动装置之间安装电磁阀，电磁阀与电磁阀控制器连接，控制电磁阀控制器，液压泵站的动力通过电磁阀驱动液压油缸作正向或反向90°旋转，控制旋转轴旋转即完成了换向输出料；

远程换向：在液压泵站与阀门液压驱动装置之间安装电磁阀，电磁阀与电磁阀控制器连接，远程控制装置与电磁阀控制器连接；在远方输入控制信号，控制信号控制电磁阀控制器，液压泵站的动力通过电磁阀驱动液压油缸作正向或反向90°旋转，控制旋转轴旋转即完成了换向输出料。