一种煤矿充填管道清洁装置及其使用方法与流程

1.本发明涉及充填开采技术领域，具体地，涉及一种煤矿充填管道自动清洁装置以及应用该清洁装置的使用方法。


背景技术：

2.充填管道是保障煤矿充填工艺能够顺利实施的重要中间环节，堪称充填工艺的“生命线”。管道的清洁是保障充填材料顺利输送的关键环节，不仅关系到充填效果和成本，也关系到安全生产。充填管道清洁不彻底，致使管道内残留充填材料凝固，将会阻碍后续充填材料的输送，极易造成堵管，甚至引发爆管事故。
3.相关技术中，一般采用清水自流式或者高压水流式冲洗，其中清水自流式冲洗，不仅难以清洗已经凝固在管道上的残留材料，而且还会造成大量的水流进入充填区域，影响充填体的强度；而高压水流式冲洗在管路拐弯处极易形成弯道的真空负压，造成真空弥合水冲击现象，产生水击附加压，进而引发爆管事故。


技术实现要素：

4.为此，本发明实施例提出一种安全、高效的煤矿充填管道自动清洁装置。
5.本发明实施例还提出一种应用上述清洁装置的使用方法。
6.本发明实施例的煤矿充填管道清洁装置，包括第一件、第二件、至少三个刮刀、至少三个毛刷、移动组件和驱动组件，所述第一件和所述第二件相连并相对于所述第二件可旋转，多个所述刮刀沿所述第一件的外周侧间隔分布并可随所述第一件同步旋转，所述刮刀适于在旋转时清理粘结于管道内壁上的充填材料，多个所述毛刷沿所述第一件的外周侧间隔分布并可随所述第一件同步旋转，所述毛刷适于在旋转时清扫遗留于所述管道内壁上的充填材料，所述移动组件设于所述第二件，所述移动组件用于与所述管道内壁配合以驱动所述第一件和所述第二件沿所述管道移动，所述驱动组件设于所述第二件，所述第一件和所述移动组件均与所述驱动组件相连，所述驱动组件适于驱动所述第一件旋转和驱动所述移动组件沿着所述管道移动。
7.本发明实施例的煤矿充填管道清洁装置，能够高效清洁煤矿充填管道内壁，降低管道清洗难度，节约管道清洗用水量，并且不会降低充填体的强度，操作简便、安全，提升了煤矿充填工艺的整体效率。
8.在一些实施例中，所述煤矿充填管道清洁装置包括至少三个第一伸缩组件，和/或，包括至少三个第二伸缩组件，多个所述第一伸缩组件一一对应地连接在多个所述刮刀和所述第一件之间，所述第一伸缩组件伸缩可调以使所述刮刀和所述第一件的距离可调，多个所述第二伸缩组件一一对应地连接在多个所述毛刷和所述第一件之间，所述第二伸缩组件伸缩可调以使所述毛刷和所述第一件的距离可调。
9.在一些实施例中，所述煤矿充填管道清洁装置包括从动轮和第三伸缩组件，所述从动轮设于所述第二件的外周侧，所述第三伸缩组件设于所述从动轮和所述第二件之间，
所述第三伸缩组件伸缩可调以使所述从动轮和所述第二件的距离可调。
10.在一些实施例中，所述第一伸缩组件包括第一缸体、第一活塞和第一弹性件，所述第一活塞可滑移的配合在所述第一缸体内，且所述第一活塞和所述第一缸体的其中一者与所述第一件相连、另一者与所述刮刀相连，所述第一弹性件与所述第一活塞相连并适于弹性顶推所述第一活塞。
11.在一些实施例中，所述第二伸缩组件包括第二缸体、第二活塞和第二弹性件，所述第二活塞可滑移的配合在所述第二缸体内，且所述第二活塞和所述第二缸体的其中一者与所述第一件相连、另一者与所述毛刷相连，所述第二弹性件与所述第二活塞相连并适于弹性顶推所述第二活塞。
12.在一些实施例中，所述第三伸缩组件包括第三缸体、第三活塞和第三弹性件，所述第三活塞可滑移的配合在所述第三缸体内，且所述第三活塞和所述第三缸体的其中一者与所述第一件相连、另一者与所述从动轮相连，所述第三弹性件与所述第三活塞相连并适于弹性顶推所述第三活塞。
13.在一些实施例中，所述驱动组件包括第一驱动和第二驱动，所述第一驱动与所述第一件相连并适于驱动所述第一件旋转，所述第二驱动与所述移动组件相连并适于驱动所述移动组件沿所述管道移动。
14.在一些实施例中，所述煤矿充填管道清洁装置包括传动轴，所述第一件设有第一腔，所述第二件设有第二腔，所述第一驱动设于所述第二腔，所述传动轴设于所述第一腔并与所述第一件止转配合，且所述传动轴与所述第一驱动相连。
15.在一些实施例中，所述移动组件包括主动轮、第四伸缩组件和传动组件，所述主动轮设于所述第二件的外周侧，所述第四伸缩组件连接在所述主动轮和所述第二件之间，所述第四伸缩组件伸缩可调以使所述主动轮和所述第二件的距离可调，所述第二件设有第二腔，所述第二驱动设于所述第二腔，所述传动组件连接在所述第二驱动和所述主动轮之间，所述第二驱动适于驱动所述主动轮旋转。
16.在一些实施例中，所述煤矿充填管道清洁装置包括电控组件，所述电控组件包括定位模块和启闭模块，所述定位模块用于定位清洁装置在所述管道内的位置，所述启闭模块用于启闭所述第一驱动和所述第二驱动。
17.本发明实施例的基于上述煤矿充填管道清洁装置的使用方法，包括以下步骤：
18.s1：启动清洁装置以判断清洁装置是否可正常运行，若可正常运行，则将清洁装置放入充填管道内；
19.s2：首先启动第一驱动以驱动第一件旋转，然后启动第二驱动以使清洁装置沿所述管道移动；
20.s3：获取所述清洁装置在所述管道内的移动速度，根据所述移动速度调控所述第一件的转动速度。
附图说明
21.图1是本发明实施例的剖面结构示意图。
22.附图标记：
23.第一件11；第一腔111；第二件12；第二腔121；
24.刮刀21；毛刷22；从动轮23；
25.主动轮31；第四伸缩组件32；第四缸体321；第四活塞322；第四弹性件323；传动组件33；转动轴331；第一链条332；第二链条333；
26.驱动组件4；第一驱动41；第二驱动42；
27.第一伸缩组件5；第一缸体51；第一活塞52；第一弹性件53；
28.第二伸缩组件6；第二缸体61；第二活塞62；第二弹性件63；
29.第三伸缩组件7；第三缸体71；第三活塞72；第三弹性件73；
30.传动轴81；第一齿轮82；第二齿轮83；轴承84；
31.电控组件9；定位模块91；启闭模块92。
具体实施方式
32.下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
33.如图1所示，本发明实施例的煤矿充填管道清洁装置，包括第一件11、第二件12、至少三个刮刀21、至少三个毛刷22、移动组件和驱动组件4，第一件11和第二件12相连并相对于第二件12可旋转。
34.具体地，第一件11和第二件12均可以沿左右方向延伸，第二件12的左端处沿着第二件12的周向可以设有环形槽，环形槽处可以配合设有轴承84，轴承84的内圈可以与第二件12固定相连，轴承84的外圈可以与第一件11的右端固定相连，以使实现第一件11和第二件12的旋转相连。
35.多个刮刀21沿第一件11的外周侧间隔分布并可随第一件11同步旋转，刮刀21适于在旋转时清理粘结于管道内壁上的充填材料，移动组件设于第二件12，移动组件用于与管道内壁配合以驱动第一件11和第二件12沿管道移动，驱动组件4设于第二件12，第一件11和移动组件均与驱动组件4相连，驱动组件4适于驱动第一件11旋转和驱动移动组件沿着管道移动。
36.具体地，如图1所示，刮刀21的数量可以为三个，三个刮刀21可以沿着第一件11的周向呈均匀间隔排布，驱动组件4运转时可以带动第一件11旋转，此时刮刀21可以随着第一件11进行同步旋转，并将凝固在充填管道内壁上的充填材料刮落，并且在驱动组件4运转时，可以带动移动组件工作，此时移动组件在与充填管道内壁的配合下，可以驱动第一件11和第二件12沿管道的延伸方向移动，进而可以使得刮刀21将遗留于管道内壁上的充填材料全部刮落。
37.多个毛刷22沿第一件11的外周侧间隔分布并可随第一件11同步旋转，毛刷22适于在旋转时清扫遗留于管道内壁上的充填材料。
38.具体地，如图1所示，沿着第一件11的移动方向，毛刷22可以设在刮刀21的后侧，例如，当第一件11向左方向移动时，毛刷22可以设在刮刀21的右侧，毛刷22的数量可以为三个，三个毛刷22可以沿着第一件11的周向呈均匀间隔排布，在驱动组件4运转带动第一件11旋转时，可以使得三个毛刷22随第一件11进行同步旋转，此时，在刮刀21对管道内壁上的充填材料处理清理后，毛刷22可以完成进一步的清扫，进而可以提高对管道内壁的清洁效果。
39.本发明实施例的煤矿充填管道清洁装置，能够高效清洁煤矿充填管道内壁，降低
管道清洗难度，并且不会降低充填体的强度，在清洁的过程中减少了水的使用，相对于传统的水流清洗，不仅可以减少管道阀门数量以及沉淀池的设置，还简化了冲洗工艺和流程，减小了初期充填系统的工程量，操作简便、安全，提升了煤矿充填工艺的整体效率。
40.在一些实施例中，煤矿充填管道清洁装置包括多个第一伸缩组件5和多个第二伸缩组件6，多个第一伸缩组件5一一对应地连接在多个刮刀21和第一件11之间，第一伸缩组件5伸缩可调以使刮刀21和第一件11的距离可调，多个第二伸缩组件6一一对应地连接在多个毛刷22和第一件11之间，第二伸缩组件6伸缩可调以使毛刷22和第一件11的距离可调。
41.具体地，如图1所示，第一伸缩组件5和第二伸缩组件6的数量均可以为3个，第一伸缩组件5的内端可以与第一件11固定相连，外端可以与刮刀21固定相连，第一伸缩组件5可以根据充填管道内的径向尺寸对刮刀21和第一件11的间距进行适应性调整，第二伸缩组件6的内端可以与第一件11固定相连，外端可以与毛刷22固定相连，第二伸缩组件6可以根据充填管道内的径向尺寸对毛刷22和第一件11的间距进行适应性调整。
42.在一些实施例中，煤矿充填管道清洁装置包括从动轮23和第三伸缩组件7，从动轮23设于第二件12的外周侧，第三伸缩组件7设于从动轮23和第二件12之间，第三伸缩组件7伸缩可调以使从动轮23和第二件12的距离可调。
43.具体地，如图1所示，从动轮23和第三伸缩组件7的数量均可以为三个，三个从动轮23可以沿第二件12的周向呈均匀间隔排布，并且从动轮23和第三伸缩组件7一一相对应，该清洁装置在充填管道内移动时，三个从动轮23可以贴合着管道内壁移动，可以起到稳定支撑的作用，第三伸缩组件7的内端可以与第二件12固定相连，外端可以与从动轮23的轮架固定相连，第三伸缩组件7可以根据充填管道内的径向尺寸对从动轮23和第二件12的间距进行适应性调整。
44.第一伸缩组件5、第二伸缩组件6和第三伸缩组件7可以保持第一件11和第二件工作时的稳定性，同时可以使得刮刀21、毛刷22和从动轮23一直保持与管道内壁紧贴，可以使得该清洁装置的适用范围更广。
45.在一些实施例中，第一伸缩组件5包括第一缸体51、第一活塞52和第一弹性件53，第一活塞52可滑移的配合在第一缸体51内，且第一活塞52和第一缸体51的其中一者与第一件11相连、另一者与刮刀21相连，第一弹性件53与第一活塞52相连并适于弹性顶推第一活塞52。
46.具体地，如图1所示，第一缸体51的内端可以与第一件11固定相连，第一缸体51内具有空腔，第一弹性件53可以为弹簧并设于第一缸体51的空腔内，第一活塞52的内端可以与第一弹性件53相连，外端可以与刮刀21固定相连，从而可以根据管道的内径自适应调节刮刀21和第一件11的间距，并保持刮刀21和管道内壁的贴合。
47.在一些实施例中，第二伸缩组件6包括第二缸体61、第二活塞62和第二弹性件63，第二活塞62可滑移的配合在第二缸体61内，且第二活塞62和第二缸体61的其中一者与第一件11相连、另一者与毛刷22相连，第二弹性件63与第二活塞62相连并适于弹性顶推第二活塞62。
48.具体地，如图1所示，第二缸体61的内端可以与第一件11固定相连，第二缸体61内具有空腔，第二弹性件63可以为弹簧并设于第二缸体61的空腔内，第二活塞62的内端可以与第二弹性件63相连，外端可以与毛刷22固定相连，从而可以根据管道的内径自适应调节
毛刷22和第一件11的间距，并保持毛刷22和管道内壁的贴合。
49.在一些实施例中，第三伸缩组件7包括第三缸体71、第三活塞72和第三弹性件73，第三活塞72可滑移的配合在第三缸体71内，且第三活塞72和第三缸体71的其中一者与第一件11相连、另一者与从动轮23相连，第三弹性件73与第三活塞72相连并适于弹性顶推第三活塞72。
50.具体地，如图1所示，第三缸体71的内端可以与第二件12固定相连，第三缸体71内具有空腔，第三弹性件73可以为弹簧并设于第三缸体71的空腔内，第三活塞72的内端可以与第三弹性件73相连，外端可以与从动轮23固定相连，从而可以根据管道的内径自适应调节从动轮23和第二件12的间距，并保持从动轮23和管道内壁的贴合。
51.在一些实施例中，驱动组件4包括第一驱动41和第二驱动42，第一驱动41与第一件11相连并适于驱动第一件11旋转，第二驱动42与移动组件相连并适于驱动移动组件沿管道移动。
52.具体地，如图1所示，第一驱动41可以包括第一电机和第一防爆蓄电池，第一防爆蓄电池可以为第一电机提供电能，第一电机的输出轴可以与第一件11相连，在第一电机运转时，可以带动第一件11旋转，第二驱动42可以包括第二电机和第二防爆蓄电池，第二防爆蓄电池可以为第二电机提供电能，第二电机的输出轴可以与移动组件相连，在第二电机运转时，可以带动移动组件沿管道移动。
53.在一些实施例中，煤矿充填管道清洁装置包括传动轴81，第一件11设有第一腔111，第二件12设有第二腔121，第一驱动41设于第二腔121，传动轴81设于第一腔111并与第一件11止转配合，且传动轴81与第一驱动41相连。
54.具体地，如图1所示，传动轴81可以为左右方向设于第一腔111，第一驱动41可以设置在第二腔121，第一驱动41左端的输出轴可以通过齿轮结构与传动轴81的右端传动相连，传动轴81上还可以固定安装有第一齿轮82和第二齿轮83，第一齿轮82和第二齿轮83可以沿着传动轴81的延伸方向间隔分布，第一腔111内可以设有分别与第一齿轮82和第二齿轮83进行止转配合的啮合齿，在第一驱动41运转时，可以带动传动轴81、第一件11以及安装在第一件11周侧的刮刀21和毛刷22旋转。
55.在一些实施例中，移动组件包括主动轮31、第四伸缩组件32和传动组件33，主动轮31设于第二件12的外周侧，第四伸缩组件32连接在主动轮31和第二件12之间，第四伸缩组件32伸缩可调以使主动轮31和第二件12的距离可调，第二件12设有第二腔121，第二驱动42设于第二腔121，传动组件33连接在第二驱动42和主动轮31之间，第二驱动42适于驱动主动轮31旋转。
56.具体地，如图1所示，主动轮31和第四伸缩组件32的数量均可以为三个，三个主动轮31可以沿着第二件12的周向呈均匀间隔排布，并且三个第四伸缩组件32和三个主动轮31可以一一对应，第四伸缩组件32可以包括有第四缸体321、第四活塞322和第四弹性件323，第四缸体321的内端可以与第二件12固定相连，第四缸体321内具有空腔并可以与第二腔121连通，第四弹性件323可以为弹簧并设于第四缸体321的空腔内，第四活塞322的内端可以与第四弹性件323相连，外端可以与主动轮31的轮架固定相连，从而可以根据管道的内径自适应调节主动轮31和第二件12的间距，并保持主动轮31和管道内壁的贴合。
57.传动组件33可以包括有转动轴331、一个第一链条332和三个第二链条333，转动轴
331可以转动配合在第二腔121内，第二驱动42的输出轴可以通过第一链条332与转动轴331传动相连，转动轴331可以通过三个第二链条333分别与三个主动轮31传动相连，其中在第二驱动42的输出轴和转动轴331上均安装有与第一链条332适配的第一链轮，在转动轴331和主动轮31上均安装有与第二链条333是适配的第二链轮。
58.其中第四伸缩组件32具有一定的可伸缩范围，在第四伸缩组件32出现一定程度上的收缩时，不会导致第二链条333脱离主动轮31和转动轴331的连接。
59.在第二驱动42运转时，可以先通过第一链条332带动转动轴331转动，进而通过第二链条333带动主动轮31旋转，在主动轮31和管道内壁的配合下，即可控制第一件11和第二件12沿管道移动。
60.在一些实施例中，煤矿充填管道清洁装置包括电控组件9，电控组件9包括定位模块91和启闭模块92，定位模块91用于定位清洁装置在管道内的位置，启闭模块92用于启闭第一驱动41和第二驱动42。具体地，如图1所示，电控组件9可以设在第一驱动41和第二驱动42之间，定位模块91可以具有无线传输定位功能，可便于在清洁过程中实时监控该清洁装置在管道内的位置，启闭模块92可以对第一电机和第二电机的转速以及启停进行控制。
61.下面描述本发明实施例的使用方法。
62.本发明实施例的基于上述煤矿充填管道清洁装置的使用方法，包括以下步骤：
63.s1：启动清洁装置以判断清洁装置是否可正常运行，若可正常运行，则将清洁装置放入充填管道内。
64.具体地，首先可以通过外部控制器连接电控组件9，并启动其内部的定位系统，并通过电控组件9启动第一驱动41和第二驱动42，分别检测第一件11和主动轮31是否可以正常旋转，当第一件11和主动轮31可以正常旋转时，可以将清洁装置放入待清洁的充填管道内，准备进行清洁工作。
65.s2：首先启动第一驱动41以驱动第一件11旋转，然后启动第二驱动42以使清洁装置沿管道移动。
66.具体地，通过电控组件9启动第一驱动41运转，可以带动传动轴81、第一件11以及安装在第一件11上的刮刀21和毛刷22进行旋转，可以对管道内壁上的充填材料进行清理，通过电控组件9启动第二驱动42运转，在第一链条332和第二链条333的带动下，可以带动转动轴331和主动轮31旋转，在主动轮31和管道内壁的配合下，可以驱动第一件11和第二件12沿管道进行移动，在第一件11和第二件12移动的过程中，刮刀21和毛刷22持续旋转进行充填材料的清理工作。
67.s3：获取清洁装置在管道内的移动速度，根据移动速度调控第一件11的转动速度。
68.具体地，在清洁的过程中，可以通过电控组件9内的定位功能，得到清洁装置的移动速度，并可以根据实际需求对该移动速度进行调节，当控制电控组件9对第二电机进行调整使其转速降低时，可以降低清洁装置在管道内的移动速度，此时可以同时控制电控组件9对第一电机进行调整使其转速降低，从而可以降低第一件11以及安装在第一件11上的刮刀21和毛刷22的转速，同理，当控制电控组件9调高第二电机的转速，提高清洁装置的移动速度时，可以同时调高第一电机的转速，以提高刮刀21和毛刷22的转速，以使对管道内壁上的充填材料清洁的效果更好。
69.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
70.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体地限定。
71.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
72.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
73.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
74.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。