1.本实用新型涉及混合加工领域,属于矿用设备领域,具体涉及一种矿用聚氨酯充填混合装置。
背景技术:
2.聚氨酯作为绝热保温材料和结构承重材料,具有良好的力学性能、加工性能、抗化学性、防腐、耐磨和粘结性能,广泛用于冰箱冷库、交通运输、石油化工、军用航空、煤矿等方面;
3.在井下煤矿开采方面,聚氨酯能够有效对煤矿井下瓦斯进行充填与密闭、使其排除和封堵,其关系到煤炭安全生产的重要作业项目;聚氨酯制备主要包括聚氨酯原料、相变复合材料、以及高压气体,煤矿井下所使用的聚氨酯泡沫是用机械现场合成,其存在的问题的是:1、矿井环境复杂多变,在制备聚氨酯泡沫时如果不及时调整不同参数,将造成作业质量低下,比如当矿井出现突发事故需要进行快速封堵不考虑承压时,需要选用高空气流量、快叶片搅拌速率、加热温度维持20-30℃等参数条件,以加快气相液相共混反应;当矿井进行正常封堵不考虑承压时,需要选用一般空气流量、较快叶片搅拌速率、加热温度维持20-40℃等参数条件,以维持材料的正常发泡速率,保证安全生产;
4.2、聚氨酯制备是将固液气三相进行混合,将其集中混合搅拌时其之间反应不同造成制备质量不高,现有一些设备将其固相、液相、气相依次混合,其虽然方便制备参数调整、制备质量较高,但是需要多个反应罐体,不适用于井下快速制备。
技术实现要素:
5.本实用新型目的在于提供一种矿用聚氨酯充填混合装置,结构简单紧凑,不仅实现固相液相、混合后液相与气相之间的相互独立反应,减少反应罐体的数量、节省资源,而且能够根据使用环境,调整混合反应的参数,提高发泡孔数量与发泡效率。
6.为实现上述目的,本矿用聚氨酯充填混合装置,包括:
7.混合罐体,中部设有将其分为上部分和下部分的隔板,上端设有固体入料口和液体入料口、下端设有气体入料口以及排料口;
8.混合罐体的下部分外侧包裹有加热组件以及与喷嘴连通、与混合罐体的上部分通过外侧的进料管相互连通,进料管上设有第一电磁阀;
9.搅拌组件,具有均驱动转动第一混合轴、第二混合轴;第一混合轴为空心轴、其上位于混合罐体上部分处设有搅拌叶组件,第二混合轴同轴穿过第一混合轴并与第一混合轴转动密封,第二混合轴上位于混合罐体下部分处设有搅拌叶组件。
10.进一步的,所述固体入料口、液体入料口、气体入料口、喷嘴连接管上均设有第二电磁阀;
11.控制器分别与第一电磁阀、第二电磁阀连接,并控制其动作。
12.进一步的,所述混合罐体下部分设有泄压阀、以及与控制器连接的微波辐射计、气
体传感器;
13.控制器控制第一混合轴、第二混合轴、以及加热组件的动作。
14.进一步的,所述搅拌组件还具有第一电机、以及第二电机;
15.第一电机输出端与主动轮连接,从动轮固定套装在第一混合轴上、并与主动轮通过绕设在其外侧的传动带连接;
16.第二电机输出端通过联轴器与第二混合轴上端连接。
17.进一步的,所述搅拌叶组件具有安装在第一混合轴或第二混合轴上的搅拌壳体;
18.搅拌壳体上端设有多个与内部连通的第一通孔、下端设有多个与内部连通的第二通孔、周侧设有多个均匀布置的第三通孔与叶片;
19.第三通孔与搅拌壳体内部连通。
20.进一步的,多个第二通孔形成面积大于多个第一通孔形成面积。
21.与现有技术相比,本矿用聚氨酯充填混合装置由于通过隔板将混合罐体上下部分隔开,使得第一混合轴、第二混合轴同轴布置、且能够独立对相应空间进行搅拌混合,实现固相液相、混合后液相与气相之间的相互独立反应,整体结构不仅紧凑,减少反应罐体的数量、节省资源,而且能够根据使用环境,实时调整混合罐体上部分与下部分混合反应的参数,提高发泡孔数量与发泡效率;
22.在一些示例中,搅拌壳体内的液体将通过第三通孔甩出,甩出后的液体中固相通过叶片进行切割,保障其相互溶解,而搅拌壳体上下方的液体将从第一通孔、第二通孔内进入,形成回流,使得搅拌混合效果更好;另外从第二通孔内进入搅拌壳体内的液体大于从第一通孔内进入搅拌壳体的液体,搅拌壳体下方沉积的颗粒将随着液体更大程度的进入搅拌壳体、并进行切割破碎,进一步提高混合效果。
附图说明
23.图1是本实用新型的整体主视图;
24.图2是本实用新型的整体局部主视图;
25.图3是本实用新型的搅拌叶组件示意图;
26.图中:10、混合罐体,11、隔板,12、排料口,13、泄压阀,14、加热组件;
27.21、固体入料口,22、液体入料口,23、进料管,24、气体入料口,25、喷嘴,31、第一电机,32、主动轮,33、从动轮,34、第一混合轴;
28.41、第二电机,42、第二混合轴;
29.50、搅拌叶组件,51、搅拌壳体,52、第一通孔,53、第二通孔,54、第三通孔,55、叶片;60、控制器。
具体实施方式
30.下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
31.如图1、图2所示,本矿用聚氨酯充填混合装置,包括:
32.混合罐体10,中部设有将其分为上部分和下部分的隔板11,上端设有固体入料口21和液体入料口22、下端设有气体入料口24以及排料口12;
33.混合罐体10的下部分外侧包裹有加热组件14以及与喷嘴25连通、与混合罐体10的上部分通过外侧的进料管23相互连通,进料管23上设有第一电磁阀;
34.搅拌组件,具有均驱动转动第一混合轴34、第二混合轴42;第一混合轴34为空心轴、其上位于混合罐体10上部分处设有搅拌叶组件50,第二混合轴42同轴穿过第一混合轴34并与第一混合轴34转动密封,第二混合轴42上位于混合罐体10下部分处设有搅拌叶组件50;
35.具体的,混合罐体10为整体反应支撑结构,其可安装在移动平台上,方便移动至合适位置;隔板11将混合罐体10进行分割、形成上下两部分,优选的隔板11为锥形结构,此时进料管23位于混合罐体10上部分的最下端;
36.搅拌组件中第一混合轴34和第二混合轴42转动密封,即其之间通过轴承相互连接,并在轴承侧设有转动密封圈,避免液体进入第一混合轴34的中空结构内、造成轴承使用寿命的降低,另外第二混合轴42同样密封转动穿过隔板11;第一混合轴34、第二混合轴42相互独立转动,即实现相应罐体空间内的搅拌混合;气体入料口24可与高压气罐、空压机连接,空压机可切换氮气管路,注入氮气、相变复合相变材料固气两项混合气溶胶材料,进行快速堕化降温灭火;
37.本矿用聚氨酯充填混合装置在使用时,将聚氨酯a料、聚氨酯b料从固体入料口21进入至混合罐体10内部,相变复合材料从液体入料口22进入至混合罐体10内部,相变复合材料选取为45-65℃中水合盐相变材料、有机石蜡、脂肪族相变材料等相变材料中其中一种或几种;
38.第一混合轴34驱动转动,通过搅拌叶组件50对液相固相充分混合,使泡孔直径趋向均一化;打开进料管23处的第一电磁阀,混合罐体10上部分混合后液体从进料管23进入混合罐体10的下部分,高压气体进入混合罐体10下部分,加热组件14启动使得加热温度维持一定范围,第二混合轴42驱动转动,使得气相液相共混反应,提高发泡孔数量与发泡效率,当混合罐体10下部分内气相液相共混反应完成后,打开喷嘴25,可将聚氨酯喷射出去进行充填处理;进一步的,进料管23可为多个,并周向均匀布置,每个进料管23上设有从混合罐体10上部分进入下部分的单向阀;
39.本装置通过隔板11将混合罐体10上下部分隔开,使得第一混合轴34、第二混合轴42同轴布置、且能够独立对相应空间进行搅拌混合,实现固相液相、混合后液相与气相之间的相互独立反应,整体结构不仅紧凑,减少反应罐体的数量、节省资源,而且能够根据使用环境,实时调整混合罐体10上部分与下部分混合反应的参数,提高发泡孔数量与发泡效率。
40.进一步的,所述固体入料口21、液体入料口22、气体入料口24、喷嘴25连接管上均设有第二电磁阀;
41.控制器60分别与第一电磁阀、第二电磁阀连接,并控制其动作;
42.具体的,第一电磁阀、第二电磁阀是用来控制流体的自动化基础元件,能够调整介质的方向、流量、速度和其他的参数;
43.控制器60控制第一电磁阀、第二电磁阀的开闭、以及相应流量,实现对聚氨酯a料、聚氨酯b料、高压气体、以及进入混合罐体10下部分的混合料的精准控制,方便对其进行参
数调整,以适用不同的矿井环境。
44.进一步的,所述混合罐体10下部分设有泄压阀13、以及与控制器60连接的微波辐射计、气体传感器;
45.控制器60控制第一混合轴34、第二混合轴42、以及加热组件14的动作;
46.具体的,微波辐射计、气体传感器相应用于测量聚氨酯充填材料的气体、内外部温度变化,将其转换为无线信号反馈至控制器60中,控制器60接受电子信号后进行判断处理数据来调节流量变化、以及搅拌、加热等参数。
47.在一些实施例中,搅拌组件还具有第一电机31、以及第二电机41;
48.第一电机31输出端与主动轮32连接,从动轮33固定套装在第一混合轴34上、并与主动轮32通过绕设在其外侧的传动带连接;
49.第二电机41输出端通过联轴器与第二混合轴42上端连接;
50.具体的,第一电机31启动,通过主动轮32、传动带使得从动轮33转动,从而带动第一混合轴34进行搅拌动作;第二电机41启动,直接带动第二混合轴42进行搅拌动作;
51.第一电机31和第二电机41可单独控制,以调整混合罐体10内上下部分的搅拌速度。
52.如图3所示,在一些实施例中,所述搅拌叶组件50具有安装在第一混合轴34或第二混合轴42上的搅拌壳体51;
53.搅拌壳体51上端设有多个与内部连通的第一通孔52、下端设有多个与内部连通的第二通孔53、周侧设有多个均匀布置的第三通孔54与叶片55;
54.第三通孔54与搅拌壳体51内部连通;
55.进一步的,多个第二通孔53形成面积大于多个第一通孔52形成面积;
56.具体的,以搅拌叶组件50在混合罐体10上部分作用为例,当搅拌叶组件50转动对混合罐体10上部分固相、液相搅拌混合时,由于离心力的作用,搅拌壳体51内的液体将通过第三通孔54甩出,甩出后的液体中固相通过叶片55进行切割,保障其相互溶解,而搅拌壳体51上下方的液体将从第一通孔52、第二通孔53内进入,形成回流,使得搅拌混合效果更好;
57.另外固体材料粒度较大时,将在混合罐体10上部分底部沉积,多个第二通孔53形成面积大于多个第一通孔52形成面积,使得从第二通孔53内进入搅拌壳体51内的液体大于从第一通孔52内进入搅拌壳体51的液体,即搅拌壳体51下方沉积的颗粒将随着液体更大程度的进入搅拌壳体51、并进行切割破碎。
58.本一种矿用聚氨酯充填混合装置在使用时,可适用于矿井复杂多变的环境;
59.当矿井出现突发事故需要进行快速封堵不考虑承压时,可设置高压气体流量>200ml/min、第二混合轴42搅拌速率>100r/min、加热组件14加热温度维持20-30℃,将加快气相液相共混反应,提高泡孔数量与发泡效率;
60.当需要承压区域进行快速封堵时,可设置高压气体流量50-100ml/min、第二混合轴42搅拌速率100-150r/min、加热组件14加热温度维持25-30℃,参数条件加快液相与固相共混,使泡孔直径更趋向均一化,保证发泡速率和提高发泡强度;
61.当矿井进行正常封堵不考虑承压时,可设置高压气体流量50-200ml/min、第二混合轴42搅拌速率50-100r/min、加热组件14加热温度维持20-40℃,参数条件维持材料的正常发泡速率,保证安全生产;
62.当需要承压区域进行封堵时,可设置高压气体流量50-80ml/min、第二混合轴42搅拌速率50-100r/min加热组件14加热温度维持25-30℃,参数条件使泡孔直径均一化,提高发泡强度。
63.当微波辐射计监测到充填聚氨酯温度高于100℃或气体传感器监测出气体量超过2.48l/(1l聚氨酯材料)时,控制器60可相应增大液体入料口22、气体入料口24的流量。
64.在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型和简化描述,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实用新型的限制。