矿井内下料管的堵塞检测装置及矿井下料系统 |
|||||||
| 申请号 | CN202410154180.2 | 申请日 | 2024-01-31 | 公开(公告)号 | CN117886133A | 公开(公告)日 | 2024-04-16 |
| 申请人 | 内蒙古伊泰煤炭股份有限公司; | 发明人 | 姜昕健; 赵立克; 李宏斌; 张学启; 胡树伟; 丁树丛; 苗雨; | ||||
| 摘要 | 本公开涉及一种矿井内下料管的堵塞检测装置及矿井下料系统，该装置通过对下料斗的重新设计，在下料斗上设置腔室，且与下料管连通，当正常下料时，物料经输料通道进入下料管，腔室内的空气从腔室进入下料管，腔室内的空气压 力 减小；而当下料管发生堵塞时，由于下料管内空气不能流通，随着物料进入下料管，下料管内的空气被压入腔室，腔室内的空气压力增大。腔室内设置有第一检测元件，实时检测腔室内的空气压力，当第一检测元件检测到腔室内空气压力达到预设值时，控制元件发出 信号 ，停止下料，由施工人员清理下料管。利用本公开的堵塞检测装置能够实时检测腔室内的空气压力并判断下料管是否发生堵塞，避免下料管脱落，保证施工人员的安全。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种矿井内下料管的堵塞检测装置，其特征在于，所述堵塞检测装置包括： |
||||||
| 说明书全文 | 矿井内下料管的堵塞检测装置及矿井下料系统技术领域[0001] 本公开涉及矿井下料技术领域，尤其涉及一种矿井内下料管的堵塞检测装置及矿井下料系统。 背景技术[0003] 为此，目前广泛采取下料管输送混凝土浆液的方式，极大的提高了混凝土材料输送效率，缩短了矿井建设周期。但由于立井井筒建设的位置一般较深，下料管长度大，自重较大，一般固定装置仅能承受其输送物料的初次下料冲击力、运行中的向下摩擦力和钢管自重。一旦下料管发生堵塞，下料管自重、持续增加的堵塞的混凝土重量和未及时停止输送的冲击力极有可能导致下料管固定装置承受不住重量，发生局部或者全部的下料管脱落。一旦下料管脱落，极易砸伤井内的施工人员，存在巨大的安全隐患。 [0004] 因此，技术人员知晓下料管是否堵塞，以及时采取应对措施尤为重要。发明内容 [0005] 本公开的目的在于克服现有技术的不足，提供一种矿井内下料管的堵塞检测装置及矿井下料系统。 [0006] 第一方面，本公开提供了一种矿井内下料管的堵塞检测装置，本公开的堵塞检测装置包括下料斗、第一检测元件和控制元件，其中，所述下料斗具有输料通道，且所述输料通道的出料口与矿井内的下料管连通，以将由所述输料通道的进料口输入的物料导入所述下料管内，所述下料斗还具有腔室以及与所述腔室连通的进气口，所述腔室通过所述进气口与所述下料管连通；所述第一检测元件设置于所述腔室内，且被配置为检测由所述下料管进入所述腔室内的空气压力；所述控制元件被配置为当所述第一检测元件的检测结果超出预设值时发出下料管堵塞信号。 [0007] 在本公开的一个实施例中，所述腔室环绕所述输料通道。 [0008] 在本公开的一个实施例中，所述进气口环绕所述输料通道。 [0009] 在本公开的一个实施例中，所述下料斗包括外层环形壳体以及间歇环绕所述外层环形壳体的内层环形壳体，所述内层环形壳体合围成所述输料通道，所述外层环形壳体和所述内层环形壳体的上端部封闭以构成所述腔室，所述外层环形壳体和所述内层环形壳体的下端部构成所述进气口。 [0010] 在本公开的一个实施例中，所述下料斗包括倒圆台筒以及与所述倒圆台筒的小径端口连续设置的圆柱筒，所述下料斗通过所述圆柱筒与所述下料管连通。 [0011] 在本公开的一个实施例中，所述腔室内依次间隔设置有环绕所述输料通道的多个所述第一检测元件。 [0012] 在本公开的一个实施例中，沿所述输料通道的周向，所述腔室被隔板分割为多个区域，每个所述区域内均设置有所述第一检测元件。 [0013] 在本公开的一个实施例中，所述堵塞检测装置还包括堵塞位置检测元件，所述堵塞位置检测元件被配置为检测所述下料管的堵塞位置。 [0014] 在本公开的一个实施例中，所述堵塞位置检测元件包括第一距离检测元件、第二距离检测元件，其中，所述第一距离检测元件被配置为检测所述下料斗的进料口至所述下料管内堵塞段上端面的距离；所述第二距离检测元件被配置为检测所述下料管的下管口至所述下料管内堵塞段下端面的距离；所述控制元件还被配置为基于所述第一距离检测元件和所述第二距离检测元件的检测结果得出所述下料管的堵塞位置。 [0015] 第二方面，本公开还提供了一种矿井下料系统，本公开的矿井下料系统包括设置于矿井内的下料管，以及如前任一个实施例所述的堵塞检测装置。 [0016] 本公开的矿井内下料管的堵塞检测装置的一个有益效果在于，本公开的堵塞检测装置通过对下料斗的重新设计，在下料斗上设置腔室，且与下料管连通，当正常下料时，物料经输料通道进入下料管。由伯努利原理可以知道，在一个流体系统，流速越快，流体产生的压力越小。所以当物料进入下料管时，腔室内的空气从腔室进入下料管，腔室内空气减少，腔室内的空气压力减小；而当下料管发生堵塞时，由于下料管内空气不能流通，随着物料进入下料管，下料管内的空气被压入腔室，腔室内的空气压力增大。腔室内设置有第一检测元件，用于实时检测腔室内的空气压力，当第一检测元件检测到腔室内空气压力达到预设值时，控制元件发出信号，进而停止下料，由施工人员清理下料管。 [0017] 显然，利用本公开的堵塞检测装置可以实现对下料管堵塞的实时检测并反馈信号，避免因未及时停止输送物料导致下料管脱落而造成人员伤亡，以保证矿井内施工人员的安全。 [0020] 图1是本公开一实施例中提供的一种堵塞检测装置的结构示意图； [0021] 图2是本公开一实施例中提供的正常下料时腔室内空气流向示意图； [0022] 图3是本公开一实施例中提供的下料管堵塞时腔室内空气流向示意图； [0023] 图4是本公开一实施例中提供的腔室内第一检测远件与隔板的布局示意图； [0024] 图5是本公开一实施例中提供的一种矿井下料系统的结构示意图。 [0025] 图1‑图5中各组件名称和附图标记之间的一一对应关系如下： [0026] 1‑下料斗；11‑进料口；12‑输料通道；13‑出料口；14‑腔室；15‑进气口；16‑隔板；2‑第一检测元件；3‑堵塞位置检测元件；31‑第一距离检测元件；32‑第二距离检测元件；4‑下料管。 具体实施方式[0027] 现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。 [0028] 以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。 [0029] 对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。 [0030] 在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。 [0031] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。 [0032] 在本文中，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等仅用于表示相关部分之间的相对位置关系，而非限定这些相关部分的绝对位置。 [0033] 在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示重要程度及顺序、以及互为存在的前提等。 [0034] 在本文中，“相等”、“相同”等并非严格的数学和/或几何学意义上的限制，还包含本领域技术人员可以理解的且制造或使用等允许的误差。 [0035] 为了能够及时检测下料管是否堵塞，并经过测量，给出堵塞位置参数，本公开提供了一种矿井内下料管的堵塞检测装置。为了便于理解，下面参照图1‑图5，结合实施例来详细说明本公开的堵塞检测装置的具体结构及其工作原理。 [0036] 参见图1，在一个实施例中，本公开的堵塞检测装置包括下料斗1、第一检测元件2和控制元件。 [0037] 其中，下料斗1具有输料通道12，且输料通道12的出料口13与矿井内的下料管4连通，以将由输料通道12的进料口11输入的物料导入下料管4内，下料斗1还具有腔室14以及与腔室14连通的进气口15，腔室14通过进气口15与下料管4连通。具体的，输料通道12和腔室14分别通过出料口13和进气口15与下料管4连通。 [0038] 参见图2和图3，当物料经出料口13进入下料管4时，带动了输料通道12内的空气向下料管4运动。由伯努利原理可以知道，在一个流体系统，流速越快，流体产生的压力越小。由于出料口13物料带动空气运动的速度相较于腔室14内空气运动的速度更快，所以出料口 13处空气压力较小，腔室14内空气经进气口15向外运动，使得腔室14内的空气压力减小；而当下料管4发生堵塞时，下料管4内的空气无法从下料管4下管口排出，随着物料的进入，下料管4内的空气压力较大，所以下料管4内的空气从堵塞段向下料管4上管口运动，进一步的空气经进气口15进入腔室14，使得腔室14内的空气压力增大。 [0039] 另外，下料斗1与下料管4采用相同材质，均为钢材制成，以保证下料中整体结构的3 稳定。由于矿井建设需要的混凝土方量非常大，普通混凝土的比重达到了2400kg/m，下料中对于下料斗1和下料管4冲击力较大，钢材强度高、质量轻，既减轻了自重对于结构稳定性的影响，又保证了结构的整体强度。 [0040] 参见图4，第一检测元件2设置于腔室14内，且被配置为检测由下料管4进入腔室14内的空气压力。具体的，第一检测元件2为压力传感器，用于检测腔室14内的空气压力。由于正常下料时和下料管4发生堵塞时，腔室14内的空气压力会呈现出减小和增大的现象，第一检测元件2将腔室14内的空气压力变化转化为电信号，以使控制元件识别。 [0041] 控制元件被配置为当第一检测元件2的检测结果超出预设值时发出下料管4堵塞信号。具体的，该控制元件包括由PLC芯片等制成的控制模块以及设置在控制元件上的有线或无线通信模块，其可以识别接收来自第一检测元件2的电信号，也可以向外部设备发送信号。下料管4堵塞信号为电信号，发送至地面的物料输送机构，使物料停止继续输送。在另外的一个实施例中，下料管4堵塞信号可以为声音信号，发出警示音提醒施工人员下料管4发生堵塞，人工关闭物料输送机构，使物料停止继续输送。或采用电信号和声音信号共同设置，进一步提高堵塞预警的准确性。 [0042] 详细地，第一检测元件检测结果的预设值为现场施工时，本领域技术人员根据当地大气压力、矿井井筒的筒深、混凝土的型号、下料管的口径进行确定，在此处不对预设值进行限定。 [0043] 上述堵塞检测装置的具体工作过程为： [0044] 启动第一检测元件2，第一检测元件2此时对于腔室14内的空气压力的检测结果为大气压力，说明此时还未进行下料；启动物料输送机构，向下料斗1内开始下料，物料经出料口13进入下料管4时，带动输料通道12内的空气向下料管4运动，出料口13处空气压力较小，腔室14内空气经进气口15向外运动，使得腔室14内的空气压力减小，此时第一检测元件2对于腔室14内的空气压力的检测结果为低于大气压力的较小值，说明此时下料正常。 [0045] 当下料管4发生堵塞时，物料持续堆积于下料管4内的一段，下料管4内的空气无法从下料管4下管口排出，随着物料的继续进入，下料管4内的空气压力较大，所以下料管4内的空气从堵塞段向下料管4上管口运动，并且经进气口15进入腔室14，使得腔室14内的空气压力增大，第一检测元件2对于腔室14内的空气压力的检测结果先达到大气压力，然后达到预设值，说明此时下料管4已发生堵塞；控制元件发出下料管4堵塞信号，停止下料。 [0046] 显然，利用本公开的堵塞检测装置能够实时检测腔室14内的空气压力并判断下料管4是否发生堵塞，避免因未及时停止输送物料导致下料管4脱落砸伤工作人员的安全事故，以保证矿井内施工人员的安全。 [0047] 在一个实施例中，本公开的腔室14环绕输料通道12。 [0048] 具体的，腔室14环绕输料通道12设置，处于中心位置的输料通道12的出料口13对准下料管4的上管口，使得物料可以顺利经出料口13从输料通道12进入下料管4，避免过多的溢料。当物料经出料口13进入下料管4时，将引起物料周围360°方向上的空气运动，腔室14环绕输料通道12能够最大程度的利用空气的变化，整个腔室14内的空气压力都将因为下料产生变化。 [0049] 在一个实施例中，本公开的进气口15环绕输料通道12。 [0050] 具体的，进气口15环绕输料通道12的出料口13设置。物料与腔室14内的空气主要在进气口15与出料口13位置接触，空气压力的变化同样最先产生于进气口15与出料口13位置，进气口15环绕输料通道12的出料口13能够最大程度的利用空气的变化。 [0051] 在一个实施例中，本公开的下料斗1包括外层环形壳体以及间歇环绕外层环形壳体的内层环形壳体，内层环形壳体合围成输料通道12，外层环形壳体和内层环形壳体的上端部封闭以构成腔室14，外层环形壳体和内层环形壳体的下端部构成进气口15。 [0052] 具体的，下料斗1采用双层结构，一层为内层环形壳体合围成的输料通道12，用于将物料输送至下料管4，另一层为外层环形壳体与内层环形壳体构成的腔室14，用于容纳第一检测元件2，通过腔室14内的空气压力变化判断下料管4是否发生堵塞。外层环形壳体和内层环形壳体的上端部封闭，使腔室14上端封闭，腔室14内的空气压力变化来自于下料管4内的空气变化，不会被外界环境影响。如果腔室14上端未封闭，下料管4与大气环境连通，即使因下料出现短暂的压力减少，也会被外界空气迅速平衡气压，使腔室14内空气压力一直相对稳定地保持在大气压，无法通过第一检测元件2的空气压力检测结果判断下料管4是否堵塞。 [0053] 在一个实施例中，本公开的下料斗1包括倒圆台筒以及与倒圆台筒的小径端口连续设置的圆柱筒，下料斗1通过圆柱筒与下料管4连通。 [0054] 具体的，倒圆台筒的大径端口为进料口11，方便物料输送机构向下料斗1内输送物料，小径端口的中心线与下料管4的上管口的中心线对准，且口径保持一致或出料口13的口径略小于下料管4的上管口的口径，以使物料从输料通道12顺利进入下料管4，避免过多的溢料。此外，输料通道12和腔室14整体的直径大于下料管4的直径，通过圆柱筒的过渡，收缩至与下料管4的直径相同，圆柱筒段与下料管4上管口采用焊接的方式连接。 [0055] 在一个实施例中，本公开的腔室14内依次间隔设置有环绕输料通道12的多个第一检测元件2。 [0056] 具体的，下料过程中，整个腔室14内均会产生空气压力的变化，环绕输料通道12设置多个第一检测元件2，可以防止某个第一检测元件2无法工作时，堵塞检测装置依旧能够完成工作，提高装置稳定性。 [0057] 在一个实施例中，沿输料通道12的周向，本公开的腔室14被隔板16分割为多个区域，每个区域内均设置有第一检测元件2。 [0058] 具体的，腔室14沿输料通道12的周向被隔板16分割为多个区域，如此设置，在下料管4正常下料时或下料管4发生堵塞时，每个区域内都能产生空气压力减小或增大的变化，且相互之间独立。每个区域内均设置有第一检测元件2，使得每个区域内都能独立地对下料管4是否堵塞进行检测。当某一个区域的第一检测元件2发生损坏无法工作时，或者某一区域的腔室14产生破裂影响空气压力变化时，只要有一个区域的腔室14以及第一检测元件2完好，即可正常工作完成对下料管4的堵塞检测，并发出下料管4堵塞信号。不仅如此，腔室14被分割为多个区域后，每个区域的空间减小，空气压力的变化将会增大，第一检测元件2的空气压力检测值将会更灵敏，有利于提高下料管4堵塞预警的准确性。 [0059] 参见图5，在一个实施例中，本公开的堵塞检测装置还包括堵塞位置检测元件3，堵塞位置检测元件3被配置为检测下料管4的堵塞位置。 [0060] 具体的，堵塞位置检测元件3为红外线测距仪，在下料管4发生堵塞之后，用于确定堵塞位置，然后由人工对下料管4进行清理或换管措施。 [0061] 在一个实施例中，本公开的堵塞位置检测元件3包括第一距离检测元件31、第二距离检测元件32，其中，第一距离检测元件31被配置为检测下料斗1的进料口11至下料管4内堵塞段上端面的距离；第二距离检测元件32被配置为检测下料管4的下管口至下料管4内堵塞段下端面的距离；控制元件还被配置为基于第一距离检测元件31和第二距离检测元件32的检测结果得出下料管4的堵塞位置。 [0062] 具体的，第一距离检测元件31和第二距离检测元件32均为红外线测距仪。正常下料过程中，第一距离检测元件31和第二距离检测元件32不工作，且远离下料管4；当下料管4发生堵塞后，由机械臂运送第一距离检测元件31至下料管4的上管口中心线处，开始检测工作，下料管4的下管口处混凝土浆液流尽后，由机械臂运送第二距离检测元件32至下料管4的下管口中心线处，开始检测工作。 [0063] 第一距离检测元件31检测出下料斗1的进料口11至下料管4内堵塞段上端面的距离，第二距离检测元件32检测出下料管4的下管口至下料管4内堵塞段下端面的距离，由于下料管4的长度为已知的固定长度，而且使用了多少根下料管4也有记录，即下料管的总长度已知，所以控制元件由下料斗1的进料口11至下料管4内堵塞段上端面的距离、下料管4的下管口至下料管4内堵塞段下端面的距离、下料管4的总长度可以得到下料管4堵塞段的位置以及堵塞段的长度。将下料管4堵塞段的位置以及堵塞段的长度反馈至施工人员，进而由人工判断进行清管或换管。 [0064] 另外，本公开还提供了一种矿井下料系统，该矿井下料系统包括设置于矿井内的下料管4，以及堵塞检测装置。下料管4与堵塞检测装置的具体连接关系以及工作原理前文中已经做出了详细的解释说明，本文在此不再赘述。 [0065] 此外，为了便于更好地理解，下面结合实际下料应用场景来详细说明本公开的下料过程。 [0066] 1.在矿井建设工作面与地面之间用下料管4依次连接，下料管4之间采用法兰盘进行连接，在地面上开始预制混凝土； [0067] 2.启动矿井下料系统，第一检测元件2开始工作，此时第一检测元件2对于腔室14内的空气压力的检测结果为大气压力； [0068] 3.物料输送机构向下料斗1内开始下料，物料经出料口13进入下料管4时，带动输料通道12内的空气向下料管4运动，出料口13处空气压力较小，腔室14内空气经进气口15向外运动，使得腔室14内的空气压力减小，此时第一检测元件2对于腔室14内的空气压力的检测结果为低于大气压力的较小值； [0069] 4.下料管4发生堵塞时，物料持续堆积于下料管4内的一段，下料管4内的空气无法从下料管4下管口排出，随着物料的继续进入，下料管4内的空气压力较大，所以下料管4内的空气从堵塞段向下料管4上管口运动，并且经进气口15进入腔室14，使得腔室14内的空气压力增大，第一检测元件2对于腔室14内的空气压力的检测结果先达到大气压力，然后达到预设值； [0070] 5.控制元件发出下料管4堵塞信号，物料输送机构停止下料； [0071] 6.控制元件继续控制第一距离检测元件31由机械臂运送至下料管4的上管口中心线处，检测出下料斗1的进料口11至下料管4内堵塞段上端面的距离，控制元件继续控制第二距离检测元件32由机械臂运送至下料管4的下管口中心线处，检测出下料管4的下管口至下料管4内堵塞段下端面的距离； [0072] 7.控制元件根据下料管4长度和数量、下料斗1的进料口11至下料管4内堵塞段上端面的距离、下料管4的下管口至下料管4内堵塞段下端面的距离得出下料管4堵塞段的位置以及堵塞段的长度反馈至施工人员； [0073] 8.由施工人员根据实际堵塞情况采取清管或换管的措施； [0074] 9.清管或换管后，第一距离检测元件31和第二距离检测元件32的检测结果为下料管4的总长度，控制元件发出信号，物料输送机构继续下料。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈