一种用于矿山填充的搅拌制浆设备及方法与流程

1.本发明涉及矿山填充技术领域，尤其涉及一种用于矿山填充的搅拌制浆设备及方法。


背景技术：

2.进入工业社会以来，人类对能源的需求日益增大，矿山中蕴含着大量能源物质，特别是煤炭，我国未来的发展对其的依赖还很巨大，但矿山开采在带来资源产生的同时，还可能引发一些危险，例如地表塌陷或山体崩落，山体崩落或地表塌陷可导致崩落的岩体和石砂会毁压井巷，破坏地面构筑物，阻碍正常交通，严重时还会造成人员伤亡，而矿山填充法旨在利用充填体进行地压管理，抑制地表沉陷和围岩崩落，保护采矿现场生态环境平衡。所以，矿山充填是治理开采沉陷的有效手段。
3.目前在我国应用的充填工艺主要有分级尾砂充填、全尾砂胶幼充填和干式充填等，但目前部分矿山填充的制浆设备的制浆功能单一，效果低下，不能够对砂浆进行有效的快速均匀搅拌，达到快速制浆的效果。
4.鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的之一正是基于现有技术中制浆设备的制浆功能单一，效果低下，不能够对砂浆进行有效的快速均匀搅拌，达到快速制浆效果的缺陷，提供一种用于矿山填充的搅拌制浆设备及方法。该设备包含主搅拌机构、副搅拌机构以及调节机构，可以快速有效的对仓体内部的砂浆进行充分搅拌，提升搅拌的均匀性以及搅拌效率。
6.本发明是这样实现的：
7.第一方面，本发明提供一种用于矿山填充的搅拌制浆设备，包括砂仓、主搅拌机构、副搅拌机构以及调节机构，其中：
8.所述主搅拌机构设置在所述砂仓内部中心处，用于搅拌并形成轴心在竖直平面上的主搅拌漩涡；
9.所述副搅拌机构设置在所述砂仓内部侧壁上，且所述副搅拌机构可摆动调节自身在水平面上的位置，用于配合所述主搅拌机构以强化搅拌作用；
10.所述调节机构安装在所述砂仓外周，且所述调节机构与所述主搅拌机构相连，以带动所述主搅拌机构上下移动。
11.进一步的，所述主搅拌机构包括中心杆、搅拌叶片以及电机，所述中心杆竖直设置在所述砂仓内部中心处，所述搅拌叶片设置有多个且分布在所述中心杆上不同高度，所述电机的传动轴通过传动件与所述中心杆端部连接，以带动所述中心杆沿自身轴线自转，从而带动所述搅拌叶片转动来进行搅拌。
12.进一步的，所述主搅拌机构的搅拌叶片设置有三个，所述副搅拌机构包括六个摇摆搅拌机，六个所述摇摆搅拌机分两层且一层三个的设置在所述砂仓内部侧壁上，第一层
的三个所述摇摆搅拌机设置在第一个搅拌叶片与第二个搅拌叶片的中间平面上，第二层的三个所述摇摆搅拌机设置在第二个搅拌叶片与第三个搅拌叶片的中间平面上，第一层的三个所述摇摆搅拌机之间互相间隔120度，第二层的三个所述摇摆搅拌机之间互相间隔120度，两层六个所述摇摆搅拌机之间依次间隔60度。
13.进一步的，任一所述摇摆搅拌机包括至少两个朝向模式，在第一朝向模式下，所述摇摆搅拌机的搅拌面朝向所述搅拌叶片的旋转方向；在第二朝向模式下，所述摇摆搅拌机的搅拌面朝向所述搅拌叶片的中心处。
14.进一步的，所述调节机构包括中心支撑架、连接板以及电动伸缩杆，所述中心支撑架下端设置有空心外管，所述中心杆通过轴承与所述空心外管内壁连接，所述中心杆的端部、所述电机传动轴的端部以及所述传动件均设置在所述空心外管内部，所述连接板设置有多个并沿所述中心支撑架侧周均匀分布，所述电机通过安装座固定在其中一个连接板上，所述电动伸缩杆个数与所述连接板个数相同，且一个连接板下方设置一个电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的上端输出杆与所述连接板底端连接。
15.进一步的，所述砂仓侧周设置有一圈支撑板，所述电动伸缩杆的底端固定在所述支撑板上。
16.进一步的，所述连接板、所述电动伸缩杆均设有三个，且所述连接板的下端还设置有支撑伸缩杆，所述支撑伸缩杆的下端安装在所述砂仓上端以起辅助支撑作用。
17.进一步的，所述传动件为蜗轮蜗杆或垂直齿轮。
18.进一步的，所述砂仓包括有仓体、支撑腿以及排料管，所述仓体的下端等距安装有至少三个支撑腿，所述仓体的下端中部连接有排料管，所述排料管上安装有泄料阀。
19.第二方面，本发明提供一种用于矿山填充的搅拌制浆方法，应用于如第一方面所述的搅拌设备，方法包括：
20.将各项制浆物料倒入砂仓后，通过调节机构带动主搅拌机构上下移动，以对物料进行初步混合；
21.开启主搅拌机构的电机，使搅拌叶片开始旋转搅拌，同时开启副搅拌机构的摇摆搅拌机，将摇摆搅拌机的搅拌面调整到朝向搅拌叶片的旋转方向，以提升边缘物料的运动速度，并促进主搅拌漩涡的形成；
22.在主搅拌漩涡形成并稳定后，调节摇摆搅拌机的朝向，使其搅拌面朝向搅拌叶片的中心处，通过摇摆搅拌机形成水平方向上的副搅拌漩涡，以配合主搅拌漩涡实现强化搅拌。
23.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：在砂仓内设置有主搅拌机构、副搅拌机构。通过主搅拌机构以及副搅拌机构的转向配合，可以在制浆初始阶段快速的形成轴线在竖直平面上的主搅拌漩涡，并在后续阶段副搅拌机构转向后，形成轴线在水平平面上的副搅拌漩涡，通过主搅拌漩涡与副搅拌漩涡的配合，可以使搅拌更均匀、更迅速。
24.另外，本发明还设置有调节机构，可以在开始制浆时快速完成物料的初步混合。因为在开始制浆时，倒入的物料中固体必然是下沉的，本发明可以通过调节机构带动主搅拌机构上下移动，以将固体物料快速打散分布，以实现初步混合，有利于物料后续的深层次混合以及制成浆液的均匀性，同时也可以提升制浆速度。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
26.图1为本发明实施例1提供的一种用于矿山填充的搅拌制浆设备的结构示意图；
27.图2为本发明实施例1提供的主搅拌机构以及调节机构的结构示意图；
28.图3为本发明实施例1提供的搅拌叶片以及摇摆搅拌机位置设置示意图；
29.图4为本发明实施例1提供的第一朝向模式下装置俯视图；
30.图5为本发明实施例1提供的第二朝向模式下装置俯视图；
31.图6为本发明实施例1提供的砂仓结构示意图；
32.图7为本发明实施例1提供的搅拌叶片的叶片切面示意图；
33.图8为本发明实施例2提供的一种用于矿山填充的搅拌制浆方法流程示意图。
具体实施方式
34.在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”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而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。
35.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
36.实施例1
37.如图1所示，本发明实施例1提供一种用于矿山填充的搅拌制浆设备，包括砂仓1、主搅拌机构2、副搅拌机构3以及调节机构4，其中，所述主搅拌机构2设置在所述砂仓1内部中心处，用于搅拌并形成轴心在竖直平面上的主搅拌漩涡；所述副搅拌机构3设置在所述砂仓1内部侧壁上，且所述副搅拌机构3可摆动调节自身在水平面上的位置，用于配合所述主搅拌机构2以强化搅拌作用，另外，所述副搅拌机构3还可以形成副搅拌漩涡，以配合主搅拌漩涡使搅拌更均匀、更彻底、更迅速；所述调节机构4安装在所述砂仓1外周，且所述调节机构4与所述主搅拌机构2相连，以带动所述主搅拌机构2上下移动，以在制浆初始阶段打散物料，使后续搅拌更方便。
38.参考图2，在本优选实施例中，所述主搅拌机构2包括中心杆201、搅拌叶片202以及电机203，所述中心杆201竖直设置在所述砂仓1内部中心处，所述搅拌叶片202设置有多个且分布在所述中心杆201上不同高度，所述电机203的传动轴通过传动件与所述中心杆201端部连接，以带动所述中心杆201沿自身轴线自转，从而带动所述搅拌叶片202转动来进行搅拌。其中，电机203的传动轴与中心杆201端部之间的传动件可以通过蜗轮蜗杆或垂直齿轮来实现，不论是蜗轮蜗杆还是两个互相垂直啮合的齿轮均能将电机203传动轴以水平方向为轴心的转动转化为中心杆201以竖直方向为轴心的转动。基于上述结构，当电机203运作时，就会带动搅拌叶片202进行转动、搅拌，且搅拌叶片202的转动会在仓内形成一个以竖
直方向、也即中心杆方向为轴心的主搅拌漩涡。
39.继续参考图2，在本优选实施例中，所述调节机构4包括中心支撑架401、连接板402以及电动伸缩杆403，所述中心支撑架401为具有一定厚度的圆柱形，所述中心支撑架401的下端设置有空心外管404，空心外管404与中心支撑架401固定或一体成型。所述中心杆201通过轴承与所述空心外管404内壁连接，以使中心杆201可在中心支撑架401上下移动时跟随空心外管404、轴承一起上下移动，并且因为轴承的特性，中心杆201被电机203带动的转动也不会受到影响。所述中心杆201的端部、所述电机203传动轴的端部以及所述传动件均设置在所述空心外管404内部。所述连接板402设置有多个并沿所述中心支撑架401侧周均匀分布，所述电机203通过安装座固定在其中一个连接板402上，当连接板402上下移动时，中心支撑架401、空心外管404、轴承、中心杆201、传动件、电机203都同步上下移动，所以不会对电机和中心杆的传动造成影响。所述电动伸缩杆403个数与所述连接板402个数相同，且一个连接板402下方设置一个电动伸缩杆403，所述电动伸缩杆403的上端输出杆与所述连接板402底端连接，电动伸缩杆403可自带电源或外接电源，当电动伸缩杆403打开时，其上端输出杆便可以上下移动，以带动连接板402上下移动，从而带动中心支撑架401、空心外管404、轴承、中心杆201、传动件、电机203全部上下移动。
40.继续参考图1，在本优选实施例中，所述砂仓1侧周设置有一圈支撑板5，支撑板5优选为圆环形，所述电动伸缩杆403的底端固定在所述支撑板5上，在电动伸缩杆403工作时，其底端不动，只有上端输出杆上下移动。继续参考图2，在本优选实施例中，所述连接板402、所述电动伸缩杆403均设有三个，且所述连接板402的下端还设置有支撑伸缩杆405，所述支撑伸缩杆405的下端安装在所述砂仓1上端以起辅助支撑作用，可以有效提高调节机构4的稳定支撑效果，避免连接板402因承重太大而弯曲甚至断裂。
41.参考图3，在本优选实施例中，所述主搅拌机构2的搅拌叶片202设置有三个，且等距的上下并列设置，所述副搅拌机构3包括六个摇摆搅拌机301，优选的，每两个搅拌叶片202间的距离要大于摇摆搅拌机301的上下最大直径，六个所述摇摆搅拌机301分两层且一层三个的设置在所述砂仓1内部侧壁上，第一层的三个所述摇摆搅拌机301设置在第一个搅拌叶片202与第二个搅拌叶片202的中间平面上，第二层的三个所述摇摆搅拌机301设置在第二个搅拌叶片202与第三个搅拌叶片202的中间平面上，第一层的三个所述摇摆搅拌机301之间互相间隔120度，第二层的三个所述摇摆搅拌机301之间互相间隔120度，两层六个所述摇摆搅拌机301之间依次间隔60度，上述设置下，设备的俯视图可参考图4所示。这样的位置设置下，可以使搅拌叶片202、摇摆搅拌机301的搅拌能力最为均匀。当然，还需要说明的是，本实施例中搅拌叶片202、摇摆搅拌机301的个数只是优选举例说明，在其它实施例中，只需搅拌叶片202不小于三个且等距排布，摇摆搅拌机301不小于两层、每层不小于三个且按一定角度依次排布在每两层搅拌叶片202之间，那就均在本发明保护范围之内。另外，对于本实施例的摇摆搅拌机301，可以通过类似现有摇头风扇的结构实现，在此就不详细描述了。
42.参考图4与图5，在本优选实施例中，任一所述摇摆搅拌机301包括至少两个朝向模式。在第一朝向模式下，所述摇摆搅拌机301的搅拌面朝向所述搅拌叶片202的旋转方向，参考图4，在图4该场景下，搅拌叶片202旋转方向为逆时针旋转，所以摇摆搅拌机301都在正对搅拌叶片202中心轴的基础上向右偏转，同理，如果搅拌叶片202旋转方向为顺时针旋转，那
么摇摆搅拌机301都在正对搅拌叶片202中心轴的基础上向左偏转，这样一来，在开始搅拌阶段，摇摆搅拌机301运动所形成的液流与搅拌叶片202的转动方向有一定力的叠加，便可以促进搅拌叶片202的主搅拌漩涡的形成；在第二朝向模式下，所述摇摆搅拌机301的搅拌面朝向所述搅拌叶片202的中心处，参考图5，在图5该场景下，摇摆搅拌机301所形成的主搅拌漩涡已经稳定，但主搅拌漩涡外侧混合物受到搅拌的速度肯定不如主搅拌漩涡内侧混合物所受到搅拌的速度，这样会造成搅拌的不均匀，而且搅拌速度降低，所以该场景下将摇摆搅拌机301的搅拌面朝向所述搅拌叶片202的中心处，如此一来，便可以在竖直面上主搅拌漩涡的基础上形成水平面上的副搅拌漩涡，以将主搅拌漩涡外侧混合物推向内侧，使搅拌更均匀，同时还使搅拌速度提升。需要说明的是，副搅拌漩涡受到主搅拌漩涡的影响，其中心轴很难保持直线的形状，更多情况下会被带偏成水平面上的弧形，降低主搅拌漩涡内外混合物的交换速度，对于该问题，可以通过调整摇摆搅拌机301的速度来进行一定程度的优化，例如主搅拌漩涡外侧混合物的均匀性明显大大不如内侧混合物均匀性时，可以加大摇摆搅拌机301的旋转速度，以使主搅拌漩涡外侧混合物更易去往主搅拌漩涡内侧，当主搅拌漩涡外侧混合物的均匀性只是稍不如内侧混合物均匀性时，可以适当减小摇摆搅拌机301的旋转速度，保证基本的主搅拌漩涡内外的混合物交换速度即可。
43.参考图6，在本优选实施例中，所述砂仓1包括有仓体101、支撑腿102以及排料管103，所述仓体101的下端等距安装有至少三个支撑腿102。参考图6，三个支撑腿102分三角安装在仓体101下端的边缘处，以进行支撑，所述仓体101的下端中部连接有排料管103，用于在搅拌制浆完成后排出所制成的浆液，所述排料管103上安装有泄料阀104，用于在制浆的时候关闭阀门，在排浆的时候打开阀门泄浆。
44.参考图7，对于本实施例中的搅拌叶片202，还需说明的是，每个搅拌叶片202至少包括三个叶片，且每个叶片上设有切面2021，优选的，切面2021朝下，例如图7中每个叶片的切面就是从左上到右下，这样一来，当搅拌叶片202整体顺时针旋转时，就更易产生主搅拌漩涡，且漩涡的力朝下，这样就使液体往下循环，而不是往上循环，避免液体溅出砂仓1。同理，如果搅拌叶片202的每个叶片的切面2021朝下，且是从右上到左下，那么搅拌叶片202整体旋转时就优选逆时针旋转，从而更易产生主搅拌漩涡，且漩涡的力朝下。
45.综上所述，本实施例的上述结构设计，在砂仓内设置有主搅拌机构、副搅拌机构。通过主搅拌机构以及副搅拌机构的转向配合，可以在制浆初始阶段快速的形成轴线在竖直平面上的主搅拌漩涡，并在后续阶段副搅拌机构转向后，形成轴线在水平平面上的副搅拌漩涡，通过主搅拌漩涡与副搅拌漩涡的配合，可以使搅拌更均匀、更迅速。
46.另外，本发明还设置有调节机构，可以在开始制浆时快速完成物料的初步混合。因为在开始制浆时，倒入的物料中固体必然是下沉的，本发明可以通过调节机构带动主搅拌机构上下移动，以将固体物料快速打散分布，以实现初步混合，有利于物料后续的深层次混合以及制成浆液的均匀性，同时也可以提升制浆速度。
47.实施例2
48.基于实施例1对本发明提供的用于矿山填充的搅拌制浆设备的结构描述，本实施例2提供一种用于矿山填充的搅拌制浆方法，来对实施例1中设备的具体使用过程进行进一步描述。
49.如图8所示，为本实施例2提供的用于矿山填充的搅拌制浆方法流程示意图。参考
图1-图7，图8所示的方法流程包括如下步骤。
50.步骤100：将各项制浆物料倒入砂仓1后，通过调节机构4带动主搅拌机构2上下移动，以对物料进行初步混合。该步骤是在刚开始制浆时执行，首先，须得将各种物料倒入砂仓1，此时，倒入的物料中固体必然是下沉的，如果这就开始进行搅拌，很难搅拌的动，而且在大量下沉固体中的转动会对搅拌叶片202造成很大的伤害，所以该步骤并不忙于让搅拌叶片转动搅拌，而是通过调节机构4来带动主搅拌机构2上下移动，以对物料进行初步混合，以方便后续搅拌。具体的，将电动伸缩杆403的自带电源或外接电源打开，使其上端输出杆循环进行上下移动，以带动连接板402上下移动，从而带动中心支撑架401、空心外管404、轴承、中心杆201、传动件、电机203全部上下移动，其中，搅拌叶片202固定在中心杆201上，所以在中心杆201上下移动时，搅拌叶片202也跟着上下移动，完成对物料的打散以及初步混合。需要说明的是，搅拌叶片202在下沉固体中的上下移动虽然也会有些微损伤，但相比转动所形成的损伤而言便可以忽略不计，所以初始阶段才会选择用其上下移动来代替转动。
51.步骤200：开启主搅拌机构2的电机203，使搅拌叶片202开始旋转搅拌，同时开启副搅拌机构3的摇摆搅拌机301，将摇摆搅拌机301的搅拌面调整到朝向搅拌叶片202的旋转方向，以提升边缘物料的运动速度，并促进主搅拌漩涡的形成。该步骤是在步骤100的初步混合结束后，调节机构4回到原位，还是以三个搅拌叶片202和六个摇摆搅拌机301为例，此时，第一层的三个所述摇摆搅拌机301设置在第一个搅拌叶片202与第二个搅拌叶片202的中间平面上，第二层的三个所述摇摆搅拌机301设置在第二个搅拌叶片202与第三个搅拌叶片202的中间平面上，之所以用这样的位置设置，是因为搅拌叶片202的转动下，每两个搅拌叶片202的中间位置必定是液流旋转最薄弱的位置，所以该步骤在搅拌叶片202刚开始旋转时，将摇摆搅拌机301的搅拌面调整到朝向搅拌叶片202的旋转方向，以通过摇摆搅拌机301运动发出的力道加强每两个搅拌叶片202之间位置的液流旋转，使其旋转的更快一些，这样可以促进搅拌叶片202的主搅拌漩涡的形成，且使主搅拌漩涡各处旋转力道更均匀，有利于混合物搅拌的均匀性。
52.步骤300：在主搅拌漩涡形成并稳定后，调节摇摆搅拌机301的朝向，使其搅拌面朝向搅拌叶片202的中心处，通过摇摆搅拌机301形成水平方向上的副搅拌漩涡，以配合主搅拌漩涡实现强化搅拌。在该步骤中，已通过步骤200实现了稳定的主搅拌漩涡，但主搅拌漩涡外侧混合物受到搅拌的速度肯定不如主搅拌漩涡内侧混合物所受到搅拌的速度，这样还是会影响搅拌的均匀性，而且使搅拌完成速度降低，所以该步骤便控制摇摆搅拌机301的朝向，使其搅拌面朝向搅拌叶片202的中心处，如此一来，便可以在竖直面上主搅拌漩涡的基础上形成水平面上的副搅拌漩涡，以将主搅拌漩涡外侧混合物推向内侧，使搅拌更均匀，同时还使搅拌速度提升。
53.需要说明的是，以上所有控制方法均可通过外部连线来实现控制。另外，在步骤200、步骤300中，同样可以通过调节机构4来带动主搅拌机构2上下移动，以加快混合物搅拌速度。在步骤300完成后，代表制浆完成，此时可以打开排料管103上的泄料阀104，以排出所制成的浆液。
54.综上所述，基于上述步骤，本实施例通过主搅拌机构以及副搅拌机构的转向配合，可以在制浆初始阶段快速的形成轴线在竖直平面上的主搅拌漩涡，并在后续阶段副搅拌机构转向后，形成轴线在水平平面上的副搅拌漩涡，通过主搅拌漩涡与副搅拌漩涡的配合，可
以使搅拌更均匀、更迅速。
55.另外，还可以在开始制浆时快速完成物料的初步混合。因为在开始制浆时，倒入的物料中固体必然是下沉的，本实施例可以通过调节机构带动主搅拌机构上下移动，以将固体物料快速打散分布，以实现初步混合，有利于物料后续的深层次混合以及制成浆液的均匀性，同时也可以提升制浆速度。
56.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。