一种除尘降噪的成浆设备及其控制方法与流程

本发明涉及煤矿注浆设备技术领域，尤其涉及一种除尘降噪的成浆设备及其控制方法。

背景技术：

目前，煤炭采空区或地下溶洞的治理主要采用注浆法，注浆材料以水泥粉煤灰为主，也有水泥黄土。现场需要将注浆材料用成浆搅拌成浆液，通过注浆装置注入采空区或地下溶洞。

水泥、粉煤灰均为粉状材料，现有注浆浆液搅拌装置在喂料以及在搅拌过程中容易产生粉尘污染。为了除尘，施工现场通常需要额外设置除尘器，增加了施工成本。

此外，现有的成浆设备大多不采用任何隔音装置，搅拌轴与注浆材料碰撞摩擦、机械振动会产生大量噪音，影响施工人员的身体健康，若靠近居住区，还会影响居民的起居生活。当然，近年来，随着国家大力倡导环保，市场上出现了隔音罩式成浆设备，即将整个成浆设备外部罩设隔音罩，这一定程度上降低了噪音污染，但效果有限，且安装相对麻烦，影响工人操作，难以保证成浆质量。

此外，现有的成浆设备为了连续注浆，多为边搅拌边注浆，粉状材料在易结团，如果搅拌不充分，难以保证浆料均匀，影响成浆质量。

综上所述，现在急需一种除尘降噪、能够保证浆液均匀的成浆设备。

技术实现要素：

本发明的第一个目的是提供一种除尘降噪的成浆设备，其具有环境友好，成浆均匀，结构简单、操作方便的技术效果。

本发明的第二个目的是提供一种除尘降噪成浆设备的控制方法。

为达到第一个目的，本发明采用以下技术方案：

一种除尘降噪的成浆设备，包括：筒体、盖板，所述筒体的中部设置有向下的圆锥形隔板，将筒体内腔分隔为上搅拌仓和下储料仓，所述圆锥形隔板的中部为放料口，所述上搅拌仓的上部设置有顶板；所述下储料仓的底部设置有底板；

所述底板的内部为空心结构，在底板的空心结构内设置有出浆泵，所述出浆泵的入料端与所述下储料仓的出浆口联通，所述筒体上设置有出浆管，所述出浆管与出浆泵的出料端联通；

所述顶板的内部为空心结构，在顶板空心结构内设置有驱动电机，在顶板的中心位置转动连接有搅拌组件，所述驱动电机通过传动机构驱动所述搅拌组件，所述搅拌组件伸入所述上搅拌仓内；所述顶板上设置有内进料口，所述盖板在内进料口正对的位置设置有外进料口；所述盖板盖设在顶板上；

所述搅拌组件包括搅拌轴、搅拌叶和喷淋管，所述搅拌轴的上部通过轴承座安装在所述顶板上，所述搅拌轴上部采用高强空心钢管，所述高强空心钢管的顶端为敞口端，底端为封闭端，所述敞口端与加液装置联通；所述喷淋管与所述高强空心钢管连接并位于所述上搅拌仓的上部，所述喷淋管的中部空心结构与所述高强空心钢管的内部空心结构联通；所述搅拌叶与所述搅拌轴的下部连接。

优选的，还设置有底座，所述底座与筒体的底部之间连接有弹性组件，所述弹性组件为均匀分布的若干高强弹簧；所述出浆口位于内底板的一侧端，所述内底板的上侧面朝向所述内出浆口倾斜设置，所述内底板在远离所述出浆口一侧的空腔内填充有平衡重块。

优选的，所述加液装置包括计量泵、进水管、添加剂管，所述计量泵的出液端与搅拌轴的敞口端相联通，所述进水管和添加剂管的一端与计量泵的进液端联通；所述盖板设置有穿孔，所述添加剂管、进水管的另一端由所述穿孔穿出。

优选的，所述喷淋管在搅拌轴的同一高度对称设置有四根，所述四根喷淋管在水平面的投影呈“十”字型，每根所述喷淋管在其前、后、上、下侧均匀设置四排出水孔，前、后侧出水孔对称设置，上、下侧出水孔对称设置，前、后侧出水孔与上、下侧出水孔错位设置。

优选的，所述搅拌轴的下部为实心钢柱，所述搅拌叶设置有多组，每组搅拌叶为两个搅拌叶，所述两个搅拌叶对称设置在所述实心钢柱同一高度处，各相邻两组的搅拌叶在水平面上的投影呈“十”字型。

优选的，所述圆锥形隔板上表面上设置有均匀度检测仪，所述放料口处设置有放料阀，所述圆锥形隔板靠近放料口处还设置有第二液位传感器，所述外进料口设置有自动计量阀；所述上搅拌仓的上部的筒体内壁设置有第一液位传感器，所述第一液位传感器设置高度小于所述喷淋管的设置高度；出浆口的边缘设置有第三液位传感器，在所述盖板上部还设置有控制面板，所述控制面板分别与所述驱动电机、出浆泵、计量泵、自动计量阀、放料阀、均匀度检测仪、第一液位传感器、第二液位传感器、第三液位传感器电连接。

优选的，所述筒体由内到外依次设置有镀铬层、第一钢板层、第一蜂窝孔板层、第一弹性装饰层，所述盖板由内到外依次设置有阻尼层、第二钢板层、第二蜂窝孔板层和第二弹性装饰层。

为达到另一个目的，本发明采用以下技术方案：

一种除尘降噪的成浆设备的控制方法，包括如下步骤：

(1)提供一台所述除尘降噪的成浆设备，并插上电源；

(2)将喂料装置的出料口与所述外进料口连接；将外界水源与所述进水管连接；所述添加剂存储装置的出液口与添加剂管连接；

(3)在所述控制面板上输入所需注浆浆液的配合比，点击启动按钮，随即，控制面板控制放料阀关闭，同时启动自动计量阀、计量泵、驱动电机，并监测第一液位传感器的状态；

(4)当控制面板收到第一液位传感器的液位信号时，控制面板关闭自动计量阀和计量泵，并监测均匀度检测仪的状态；

(5)当控制面板收到均匀度检测仪反馈的浆液均匀的信号时，控制面板开启放料阀，并监测第二液位传感器的状态；

(6)当控制面板收不到第二液位传感器的液位信号时，控制面板控制放料阀关闭，并再次启动自动计量阀、计量泵、出浆泵，并监测第一液位传感器的状态；

(7)当控制面板收到第一液位传感器的液位信号时，控制面板关闭自动计量阀和计量泵，并监测均匀度检测仪的状态；

(8)当控制面板收到均匀度检测仪反馈的浆液均匀的信号时，控制面板开启放料阀，并监测第二液位传感器的状态；

(9)当控制面板收不到第二液位传感器的液位信号时，控制面板控制放料阀关闭，同时启动自动计量阀、计量泵，并监测第一液位传感器的状态；

(10)重复(7)‐(9)直至完成注浆；

(11)完成注浆后，在控制面板上点击关闭按钮，控制面板首先关闭自动计量阀，打开放料阀，待注浆管中的水由浑浊逐渐变清澈时，再次在控制面板上点击关闭按钮，控制面板关闭驱动电机、计量水泵，并监测第三液位传感器的状态；

(12)当控制面板收不到第三液位传感器的液位信号时，控制面板控制出浆泵关闭，切断电源，拆除喂料装置和外界水源，完成整个注浆工作。

优选的，所述控制面板控制出浆泵的出浆速率与造浆速率相等，所述计量泵对添加剂和水交替计量。

优选的，为了充分利用上搅拌仓和下储料仓的余浆，步骤(11)中在注浆快完成前，提前在控制面板上点击关闭按钮。

本发明所能达到的技术效果有：

(1)本发明将内筒利用圆锥形隔板分隔成上搅拌仓和下储料仓，浆液在上搅拌仓搅拌均匀后，在自身重力作用下即可自动进入下储料仓，出浆泵通过出浆口与下储料仓联通，这样实现连续注浆的同时，还确保了注浆浆液的均匀，提高了注浆质量。

(2)本发明将驱动电机、出浆泵、计量泵这些主要噪音源设置在顶板或底板的空心结构内，利用自身结构封闭隔音，有效隔绝了噪音；此外，盖板和筒体可以进一步将成浆设备封闭，进一步提高隔音效果。

(3)本发明通过设置喷淋管和高强空心钢管，巧妙地利用搅拌轴作为加液口，这样可以避免在顶板上开设加液口，从而给噪音提供了向外界传播的途径；更为重要的是，喷淋管可以随着搅拌轴转动，喷淋管由出水口的水喷出并在转动产生的离心力作用下，均匀分散在上搅拌仓的整个空间，可以完全消除进料和搅拌过程中产生粉尘，有效避免了粉尘倒流溢出搅拌装置而引起的粉尘污染，也可以提高成浆效率。

(4)本发明通过在底座与筒体的底部之间连接弹性组件，筒体的振动力可以使筒体晃动，一方面可以进一步提高成浆效率，另一方面，避免振动产生噪音污染。

(5)本发明在上搅拌仓内设置有均匀度检测仪，可以有效保证成浆的均匀性，实现了浆液均匀度的自动监测。

(6)本发明通过控制面板、驱动电机、出浆泵、计量泵、自动计量阀、放料阀、均匀度检测仪、第一液位传感器、第二液位传感器、第三液位传感器实现了整个成浆设备的自动化控制，操作方便。

(7)本发明的筒体采用四层复合结构，镀铬层可以提高耐磨性，同时使其表面光滑防止粘料，第一蜂窝孔板层一方面充当吸音板，进一步吸收可能传至第一钢板层外的噪音，另一方面可作为保温层，对搅拌装置进行保温，方便冬季施工；第一弹性装饰层作为装饰层的同时，还可以防止筒体被意外撞击。盖板层的阻尼层有效吸收振动能量，第二蜂窝孔板层和第二弹性装饰层所能达到的技术效果同第一蜂窝孔板层和第一弹性装饰层。

附图说明

图1是本发明一个实施例的结构示意图；

图2是本发明一个实施例的搅拌组件的立体结构图；

图3是本发明一个实施例的筒体的结构图；

图4是本发明一个实施例的盖板的结构图。

其中：1‐筒体、10‐上搅拌仓、100‐第一液位传感器、11‐下储料仓、12‐出浆管、1‐0‐镀铬层、1‐1‐第一钢板层、1‐2‐第一蜂窝孔板层、1‐3‐第一弹性装饰层、2‐盖板、2‐0‐阻尼层、2‐1‐第二钢板层、2‐2‐第二蜂窝孔板层、2‐3‐第二弹性装饰层、3‐搅拌组件、30‐搅拌轴、300‐高强空心钢管、301‐实心钢柱、31‐喷淋管、310‐出水孔、32‐搅拌叶、4‐弹性组件、5‐圆锥形隔板、50‐放料口、51‐均匀度检测仪、52‐第二液位传感器、6‐底板、60‐出浆口、61‐第三液位传感器、7‐出浆泵、8‐顶板、80‐外进料口、9‐驱动电机、13‐底座、14‐加液装置、140‐计量泵、141‐添加剂管、142‐进水管、15‐控制面板、a‐最高液位。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1：

如图1‐2所示，一种除尘降噪的成浆设备，包括：筒体1、盖板2，所述筒体1的中部设置有向下的圆锥形隔板5，将筒体1内腔分隔为上搅拌仓和下储料仓11，所述圆锥形隔板5的中部为放料口50，所述上搅拌仓的上部设置有顶板8；所述下储料仓11的底部设置有底板6；浆液在上搅拌仓搅拌均匀后，在自身重力作用下即可自动进入下储料仓11；保证了注浆浆液的均匀性，提高了注浆质量。

所述底板6的内部为空心结构，在底板6的空心结构内设置有出浆泵7，所述出浆泵7的入料端与所述下储料仓11的出浆口60联通，所述筒体1上设置有出浆管12，所述出浆管12与出浆泵7的出料端联通。

所述顶板8的内部为空心结构，在顶板8空心结构内设置有驱动电机9，在顶板8的中心位置转动连接有搅拌组件3，所述驱动电机9通过传动机构驱动所述搅拌组件3，所述搅拌组件3伸入所述上搅拌仓内；所述顶板8上设置有内进料口，所述盖板2在内进料口正对的位置设置有外进料口80；所述盖板2盖设在顶板8上。

通过将驱动电机9、出浆泵7、计量泵140这些主要噪音源设置在顶板8或底板6的空心结构内，利用自身结构封闭隔音，有效隔绝了噪音。

所述搅拌组件3包括搅拌轴30、搅拌叶32和喷淋管31，所述搅拌轴30的上部通过轴承座安装在所述顶板8上，所述搅拌轴30上部采用高强空心钢管300，所述高强空心钢管300的顶端为敞口端，底端为封闭端，所述敞口端与加液装置14联通；这样可以避免在顶板8上开设加液口，从而给噪音提供了向外界传播的途径；所述喷淋管31与所述高强空心钢管300连接并位于所述上搅拌仓10的上部，所述喷淋管31的中部空心结构与所述高强空心钢管300的内部空心结构联通；这样喷淋管31可以随着搅拌轴30转动，由喷淋管31喷出的水在其转动产生的离心力作用下均匀分散在上搅拌仓10的整个空间，可以完全消除进料和搅拌过程中产生粉尘，有效避免了粉尘倒流溢出搅拌装置而引起的粉尘污染，也可以提高成浆效率。所述搅拌叶32与所述搅拌轴30的下部连接。

进一步地，还设置有底座13，所述底座13与筒体1的底部之间连接有弹性组件4，所述弹性组件4为均匀分布的若干高强弹簧；在弹性组件4的作用下，筒体1的振动力可以使筒体1晃动，一方面可以进一步提高成浆效率，另一方面，避免振动产生噪音污染。

所述出浆口60位于内底板6的一侧端，所述内底板6的上侧面朝向所述内出浆口60倾斜设置，所述内底板6在远离所述出浆口60一侧的空腔内填充有平衡重块。平衡重块可以平衡驱动电机9、出浆泵7的重力，使筒体1重心位于中心处，避免筒体1受力不均匀而倾斜。

进一步地，所述加液装置14包括计量泵140、进水管142、添加剂管141，所述计量泵140的出液端与搅拌轴30的敞口端相联通，所述进水管142和添加剂管141的一端与计量泵140的进液端联通；所述盖板2设置有穿孔，所述添加剂管141、进水管142的另一端由所述穿孔穿出。计量泵140一方面可以对水和添加剂进行计量，另一方面可以对其进行加压，使水和添加剂从喷淋管31中喷出。

进一步地，所述喷淋管31在搅拌轴30的同一高度对称设置有四根，所述四根喷淋管31在水平面的投影呈“十”字型，每根所述喷淋管31在其前、后、上、下侧均匀设置四排出水孔310，前、后侧出水孔310对称设置，上、下侧出水孔310对称设置，前、后侧出水孔310与上、下侧出水孔310错位设置。这样可以使出水孔310分布更为均匀，提高喷水的均匀性和分散性。

进一步地，所述搅拌轴30的下部为实心钢柱301，所述搅拌叶32设置有多组，每组搅拌叶32为两个搅拌叶32，所述两个搅拌叶32对称设置在所述实心钢柱301同一高度处，各相邻两组的搅拌叶32在水平面上的投影呈“十”字型。通过上述设置，可以使搅拌效果达到最佳。

进一步地，所述圆锥形隔板5上表面上设置有均匀度检测仪51；可以有效保证成浆的均匀性，实现了浆液均匀度的自动监测。

所述放料口50处设置有放料阀，所述圆锥形隔板5靠近放料口50处还设置有第二液位传感器52，所述外进料口80设置有自动计量阀；所述上搅拌仓的上部的筒体1内壁设置有第一液位传感器100，所述第一液位传感器100设置高度小于所述喷淋管31的设置高度，这样可以使上搅拌仓10的最高液位a低于喷淋管，防止淹没喷淋管31，影响除尘效果；出浆口60的边缘设置有第三液位传感器61，在所述盖板2上部还设置有控制面板15，所述控制面板15分别与所述驱动电机9、出浆泵7、计量泵140、自动计量阀、放料阀、均匀度检测仪51、第一液位传感器100、第二液位传感器52、第三液位传感器61电连接。控制面板15配合上述电动设备可以实现整个成浆设备的自动化控制，操作方便。

如图3‐4所示，所述筒体1由内到外依次设置有镀铬层1‐0、第一钢板层1‐1、第一蜂窝孔板层1‐2、第一弹性装饰层1‐3，所述盖板2由内到外依次设置有阻尼层2‐0、第二钢板层2‐1、第二蜂窝孔板层2‐2和第二弹性装饰层2‐3。镀铬层1‐0可以提高筒体1内壁的耐磨性，同时使其表面光滑防止粘料；第一蜂窝孔板层1‐2一方面充当吸音板，进一步吸收可能传至第一钢板层1‐1外的噪音，另一方面可作为保温层，对搅拌装置进行保温，方便冬季施工；第一弹性装饰层1‐3作为装饰层的同时还可以防止筒体1被意外撞击。盖板2层的阻尼层2‐0有效吸收振动能量，第二蜂窝孔板层2‐2和第二弹性装饰层2‐3所能达到的技术效果同第一蜂窝孔板层1‐2和第一弹性装饰层1‐3。

实施例2：

实施例2为控制实施例1的的方法，

包括如下步骤：

(1)提供一台所述除尘降噪的成浆设备，并插上电源；

(2)将喂料装置的出料口与所述外进料口80连接；将外界水源与所述进水管142连接；所述添加剂存储装置的出液口与添加剂管141连接；

(3)在所述控制面板15上输入所需注浆浆液的配合比，点击启动按钮，随即，控制面板15控制放料阀关闭，同时启动自动计量阀、计量泵140、驱动电机9，并监测第一液位传感器100的状态；

(4)当控制面板15收到第一液位传感器100的液位信号时，控制面板15关闭自动计量阀和计量泵140，并监测均匀度检测仪51的状态；

(5)当控制面板15收到均匀度检测仪51反馈的浆液均匀的信号时，控制面板15开启放料阀，并监测第二液位传感器52的状态；

(6)当控制面板15收不到第二液位传感器52的液位信号时，控制面板15控制放料阀关闭，并再次启动自动计量阀、计量泵140、出浆泵7，并监测第一液位传感器100的状态；

(7)当控制面板15收到第一液位传感器100的液位信号时，控制面板15关闭自动计量阀和计量泵140，并监测均匀度检测仪51的状态；

(8)当控制面板15收到均匀度检测仪51反馈的浆液均匀的信号时，控制面板15开启放料阀，并监测第二液位传感器52的状态；

(9)当控制面板15收不到第二液位传感器52的液位信号时，控制面板15控制放料阀关闭，同时启动自动计量阀、计量泵140，并监测第一液位传感器100的状态；

(10)重复(7)‐(9)直至完成注浆；

(11)完成注浆后，在控制面板15上点击关闭按钮，控制面板15首先关闭自动计量阀，打开放料阀，待注浆管中的水由浑浊逐渐变清澈时，再次在控制面板15上点击关闭按钮，控制面板15关闭驱动电机9、计量水泵，并监测第三液位传感器61的状态；

(12)当控制面板15收不到第三液位传感器61的液位信号时，控制面板15控制出浆泵7关闭，切断电源，拆除喂料装置和外界水源，完成整个注浆工作。

进一步地，所述控制面板15控制出浆泵7的出浆速率与造浆速率相等，保证了注浆的连续性；所述计量泵140对添加剂和水交替计量。

进一步地，为了充分利用上搅拌仓和下储料仓11的余浆，步骤(11)中在注浆快完成前，提前在控制面板15上点击关闭按钮。这样可以有效利用余浆，避免浪费和污染环境。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。