1.本发明属于地下矿山开采领域,具体为一种超深井燃油竖直输送系统。
背景技术:
2.目前,地下矿山广泛采用无轨设备,地下各类工程车辆的燃油消耗量较大,往往,单个矿区两天左右的燃油消耗就达10t;燃油属于易燃危险液体,油罐车常年向地下加油点运送燃油,燃油在斜坡道、中段及其它巷道内的运输过程中,其安全性与效率已经成为困扰矿山的关键问题。车辆故障、制动系统失效、车辆动力系统停机、断轴等,另外可能发生人为操作失误而引起的车辆之间的碰撞或与巷道壁刮蹭,可能会导致燃油泄露而起火,进而引发设备起火,不仅会污染井下环境、还可能会产生有毒有害气体对井下作业人员造成重大伤害。
3.当前,个别矿山已经开展了管道输油,在地下集中用油区域开挖硐室,设置地下油罐,在上方设置地面油罐,将输油管设置于孔道或井道,从地面油罐向地下油罐输油,但是存在以下问题:
4.在重力作用下,输油管路内的燃油流速会越来越大,加之超深井输油管路的通径大、长度长,管道内初始空气量大,因流速太快造成的摩擦静电和油气混合带来的风险也越高,面对800m以上井深的地下矿山输油,无法适应。
技术实现要素:
5.本发明的目的在于提供一种能自动保证输油安全的超深井燃油竖直输送系统。
6.本发明提供的这种超深井燃油竖直输送系统,包括地面油罐、地下硐室油罐及两者之间的输油管,输油管在接近地下硐室油罐处连接截止阀和减压阀。所述输油管上在减压阀之前按均匀间距连接多个限速阀,输油管中的燃油流速超高时,通过限速阀使燃油自动降速。
7.上述系统实施时,所述限速阀主要包括阀座和阀芯;阀座的中段为进油腔,进油腔的一侧设置有竖向接管,竖向接管的两端分别与输油管连通;
8.阀芯包括芯轴及其中段连接的转子组件、外端段连接的限速组件,限速组件可径向伸缩;芯轴安装于阀座的轴向中心,其上的转子组件密封于阀座的进油腔,阀座对应限速组件位置处设置有阻尼构件;阀座两端分别可拆卸连接端盖。
9.上述系统实施时,所述芯轴为五级台阶轴,直径从外往内依次增大,分别为第一至第五直径段,第五直径段的端部外壁设置轴向限位环。
10.上述系统实施时,所述芯轴的第五直径段至第二直径段设置轴向中心孔,轴向中心孔中依次嵌装压簧和推杆。
11.上述系统实施时,所述转子组件包括转子和其外壁连接的一圈滚针,转子套固于所述芯轴的第四直径段外,滚针外径所在圆的直径与所述阀座的内径匹配。
12.上述系统实施时,所述限速组件包括套管、拉簧和离心块,拉簧的两端对称连接离
心块后置于套管中,离心块的外表面为外凸的圆弧形,套管垂直对中固接于所述芯轴的第一直径段。
13.上述系统实施时,所述芯轴第二直径段安装有滚动轴承,第三直径段安装有外隔套和其内侧的平面轴承,第五直径段从外往内依次安装平面轴承、内隔套、垫环和滚动轴承,两平面轴承分别与所述转子组件的底面和顶面接触。
14.上述系统实施时,所述外隔套和内隔套与所述芯轴之间分别设置有密封圈。
15.上述系统实施时,所述阻尼构件为橡胶材质的阻尼环。
16.两端盖分别通过紧固件与所述阀座可拆卸连接,内端盖的中心位置设置有挤压所述推杆的紧定螺钉。
17.本发明在地面油罐和地下硐室油罐之间的输油管上按均匀间距连接多个限速阀,当输油速度超速时,各限速阀可对其相应高度的重力加速增加阻力,使其下方高度的起始速度降低。即本发明在输油管上通过限速阀的设置将整个输油高度分段处理,在燃油到达下一个限速阀时被减速至安全速度,保证每一段的输送速度都在安全范围内,从而保证整个管路的安全输送。简言之,本发明通过多个限速阀的设置避免管路中的燃油产生累积加速,避免整个管路中出现引起安全隐患的高流速。
附图说明
18.图1为本发明一个实施例的主视示意图。
19.图2为图1中限速阀的放大示意图。
20.图3为图2中的b-b示意图。
21.图4为图3中的a-a示意图。
具体实施方式
22.如图1所示,本实施例公开的这种超深井燃油竖直输送系统,包括地面油罐1、地下硐室油罐2及两者之间的输油管3,输油管在接近地下硐室油罐处连接三通接头stjt,三通接头的下向接口管上连接截止阀4和减压阀5,输油管上在减压阀之前按均匀间距连接多个限速阀6,输油管中的燃油流速超高时,通过限速阀使燃油自动降速。
23.三通接头stjt的上向接口作为预留接口用堵头封闭,可在需要时连接检测仪表如压力表等。
24.结合图2至图4可以看出:
25.限速阀6包括阀座、阀芯和端盖。
26.阀座61水平布置的中段为进油腔、外端段为限速腔,进油腔的一侧有竖向接管62。
27.阀芯安装于阀座的轴向中心,包括芯轴63及其中段连接的转子64、外端段连接的套管65、轴向中心嵌装的压簧66和推杆67。
28.转子64的外壁连接有一圈滚针gz。
29.芯轴63为五级台阶轴,直径从外往内依次增大,分别为第一至第五直径段,第五直径段的端部外壁设置轴向限位环,第五直径段至第二直径段设置轴向中心孔,用于嵌装压簧66和推杆67。第一直径段垂直连接套管65,套管内放置拉簧68,拉簧的两端对称连接离心块69,离心块的外侧为外凸的圆弧形。
30.阀芯安装构件包括转子64两端对称连接的平面轴承pmzc和隔套gt,隔套与芯轴之间设置密封圈mfq,外端的隔套外侧连接滚动轴承gdzc和配套的轴承座zcz,内端的隔套外侧依次设置垫环dh和滚动轴承gdzc,芯轴内端的轴向限位环位于该滚动轴承的外侧。
31.阀座61内壁对应芯轴63的第一直径段设置橡胶材质的阻尼环znh。
32.芯轴63与阀座61装配好时,滚针gz与阀座61内壁接触,为转子64转动导向。
33.最后在阀座61的两端分别通过螺钉/螺栓连接固定端盖dg,在内端盖的中心设置用于挤压推杆的紧定螺钉jdld,使芯轴中心的压簧处于压缩状态,为平面轴承提供轴向预紧力,使其与转子端面之间具有良好接触力,从而保证进油腔的密封性。
34.限速阀安装时,将竖向接管62的两端分别与输油管通过法兰、密封垫及紧固件可拆卸连接。输油时,燃油从限速阀的竖向接管上端进入、下端流出。
35.本发明的工作原理如下:
36.通过若干限速阀的设置将整个输油高度分段处理,在燃油到达下一个限速阀时被减速,保证每一段的输送速度都在安全范围内,从而保证整个管路的安全输送。即第一个限速阀与地面油罐之前的间距,及相邻限速阀之间的间距以燃油加速至安全速度的极限值为准。所以本发明主要适应于井深大于800m的燃油竖直输送。
37.限速阀的限速原理如下:
38.结合图1至图4可知,燃油输送至限速阀处时,大部分的高速燃油进入阀座的进油腔中驱动转子64转动,转子转动时滚针辅助导向,保证转子的稳定转动,转子的转速与流速成正比。
39.芯轴63的高转速使套管65中离心块69受到的离心力大于拉簧68的拉力时,离心块被甩出与阻尼环znh产生挤压作用,使转子的转速下降,从而抑制大部分燃油的流速。当转子转速下降至其产生的离心力小于拉簧的拉力时,拉簧复位将离心块往回拉使其与阻尼环分离,降速后的燃油继续后往下输送。