一种煤矿用充填密封材料制备仪器及其工艺的制作方法

1.本发明涉及煤矿密封材料的技术领域，特别是涉及一种煤矿用充填密封材料制备仪器及其工艺。


背景技术：

2.煤矿充填密封用发泡材料是一种用于在煤矿井下进行采空区治理的材料。煤矿充填密封用发泡材料通常具有很强的附着力、粘着力、和填充性，能够快速、有效地充填采空区、支护巷道和构筑永久性的防火墙、防水堆等，对于减少采空区空隙、预防煤层自燃、防止瓦斯积集等煤矿井下灾害具有重要的作用。
3.在充填密封材料制备过程中，需要对原料按配比进行混合，由于液体原料具有较强的附着性，现有的混合设备，难以将原料充分混合，导致充填密封材料在使用时稳定性有所下降。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本发明提供一种使原料的混合更加均匀，提升密封材料的成品稳定性的煤矿用充填密封材料制备仪器。
5.本发明的一种煤矿用充填密封材料制备仪器，包括：
6.混合罐，所述混合罐上设置有进料口和出料口，所述混合罐顶部同轴转动安装有主轴，所述主轴上设置有至少三组支撑臂；每组所述支撑臂的上均转动安装有第一传动轴，所述第一传动轴底部固定安装有偏心臂，所述偏心臂上转动安装有搅拌轴；
7.动力机构，所述动力机构安装在混合罐顶部，所述动力机构用于驱动多组支撑臂沿主轴轴线旋转，同时驱动第一传动轴沿自身轴线旋转，并且驱动搅拌轴沿自身轴线旋转；
8.清料机构，所述清料机构安装在混合罐内部，用于对混合罐内壁和底部附着的液体原料进行刮落。
9.进一步地，所述动力机构包括固定安装在混合罐顶部的电机，所述主轴上套设有从动带轮，所述电机的输出端套设有主动带轮，所述从动带轮与主动带轮依靠同步带传动；
10.所述支撑臂上固定设置有轴管，所述轴管与第一传动轴同轴线，所述轴管外壁上同轴固定套设有第一齿轮，所述搅拌轴上同轴固定套设有第二齿轮，所述第一齿轮与第二齿轮啮合。
11.进一步地，所述混合罐内壁上同轴固定安装有齿环，所述支撑臂上还转动安装有第二传动轴，所述第二传动轴的两端分别同轴固定套设有第三齿轮和第四齿轮，所述第三齿轮与齿环啮合，所述第一传动轴上同轴固定套设有第五齿轮，所述第四齿轮与第五齿轮啮合连接。
12.进一步地，所述清料机构包括固定安装在主轴上的中轴，所述中轴与主轴同轴线；所述中轴的底端呈圆周阵列设置有若干个扫料杆，其中所述扫料杆为圆弧状所述扫料杆的旋转方向沿圆弧开口方向。
13.进一步地，所述中轴底端还固定设置有刮壁杆，所述刮壁杆呈l型，所述刮壁杆的外立面与混合罐的内壁贴合。
14.进一步地，还包括十字块和螺栓，所述中轴上同轴设置有支撑盘，所述主轴上贯穿设置有轴孔，所述主轴套装在中轴上，并且所述主轴底端与支撑盘贴合，所述中轴高处主轴顶端的部分设置有十字槽，所述主轴顶端设置有同步槽，所述十字块插入至十字槽内，所述十字块的底端设置有同步键，所述同步键卡入至同步槽内。
15.进一步地，所述中轴顶端外壁和十字块外壁上均设置有外螺纹，所述螺栓螺装套设在十字块和中轴上，所述螺栓压紧在同步键上。
16.另一方面，所述煤矿充填密封材料制备工艺，所述煤矿充填密封材料包括a组分和b组分，在进行充填密封时，将a组分和b组分按体积比4:1混合后填充空隙处，混合后的液体完全固化后生成固结体；
17.其中所述a组分由酚醛树脂为主剂，配以发泡剂、表面活性剂混合而成，其中酚醛树脂、发泡剂、表面活性剂体积占比分别为75％、15％和10％；b组分由苯酚磺酸为主剂，配以磷酸、草酸混合而成，其中苯酚磺酸、磷酸、草酸体积占比分别为80％、12％和8％。
18.具体的，其中a组分的生产工艺包括：
19.a1、按配方比例用量投入酚醛树脂，记录投料时间，搅拌10分钟；
20.a2、继续按配方用量比例投入发泡剂，记录投料时间，搅拌10分钟；
21.a3、继续按配方用量比例投入表面活性剂，记录投料时间,搅拌20分钟；
22.a4、检测固化时间和最高反应温度，并记录；
23.a5、按包装规格进行分装。
24.其中b组分的生产工艺包括：
25.b1、按配方比例用量投入苯酚磺酸，记录投料时间，搅拌10分钟；
26.b2、继续按配方用量比例投入磷酸，记录投料时间，搅拌10分钟；
27.b3、继续按配方用量比例投入草酸，记录投料时间，搅拌20分钟；
28.b4、检测固化时间和最高反应温度，并记录；
29.b5、按包装规格进行分装。
30.与现有技术相比本发明的有益效果为：将需要进行混合的不同原料由进料口倒入至混合罐内，之后启动动力机构，驱动主轴、第一传动轴和搅拌轴分别沿自身的轴线旋转，此时，第一传动轴沿主轴轴线公转的同时第一传动轴自转，搅拌轴沿第一传动轴轴线公转的同时搅拌轴也自转，因此，是搅拌轴能够对混合罐内部的原料进行充分混合搅拌；由于原料附着性较强，部分原料容易附着在混合罐内壁上，难以参与混合，通过设置清料机构，能够使附着在混合罐内壁上的原料参与至整体的混合过程中，使原料的混合更加均匀，提升密封材料的成品稳定性。
附图说明
31.图1是本发明的结构示意图；
32.图2是本发明的结构剖视图；
33.图3是图2的结构轴测示意图；
34.图4是搅拌轴与刮壁杆等结构连接的放大示意图；
35.图5是第一齿轮与第二齿轮等结构连接的放大示意图；
36.图6是第一齿轮与第二齿轮等连接结构的剖视图；
37.图7是图4中a部的结构放大示意图；
38.图8是中轴与扫料杆等结构连接的放大示意图；
39.图9是中轴、十字块和螺栓的爆炸示意图；
40.附图中标记：1、混合罐；2、进料口；3、出料口；4、主轴；5、支撑臂；6、第一传动轴；7、偏心臂；8、搅拌轴；9、轴管；10、第一齿轮；11、第二齿轮；12、第二传动轴；13、第三齿轮；14、齿环；15、第四齿轮；16、第五齿轮；17、中轴；18、扫料杆；19、刮壁杆；20、支撑盘；21、十字槽；22、十字块；23、同步键；24、同步槽；25、螺栓；26、电机；27、从动带轮。
具体实施方式
41.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。
42.在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，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。
43.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本实施例采用递进的方式撰写。
44.如图1至图9所示，本发明的一种煤矿用充填密封材料制备仪器，包括：
45.混合罐1，混合罐1上设置有进料口2和出料口3，混合罐1顶部同轴转动安装有主轴4，主轴4上以自身轴线为轴，呈圆周阵列设置有至少三组支撑臂5；每组支撑臂5的上均转动安装有第一传动轴6，第一传动轴6底部固定安装有偏心臂7，偏心臂7上转动安装有搅拌轴8；
46.动力机构，动力机构安装在混合罐1顶部，动力机构用于驱动多组支撑臂5沿主轴4轴线旋转，同时驱动第一传动轴6沿自身轴线旋转，并且驱动搅拌轴8沿自身轴线旋转；
47.清料机构，清料机构安装在混合罐1内部，用于对混合罐1内壁和底部附着的液体原料进行刮落。
48.通过上述设置，将需要进行混合的不同原料由进料口2倒入至混合罐1内，之后启动动力机构，驱动主轴4、第一传动轴6和搅拌轴8分别沿自身的轴线旋转，此时，第一传动轴6沿主轴4轴线公转的同时第一传动轴6自转，搅拌轴8沿第一传动轴6轴线公转的同时搅拌轴8也自转，因此，是搅拌轴8能够对混合罐1内部的原料进行充分混合搅拌；由于原料附着性较强，部分原料容易附着在混合罐1内壁上，难以参与混合，通过设置清料机构，能够使附着在混合罐1内壁上的原料参与至整体的混合过程中，使原料的混合更加均匀，提升密封材料的成品稳定性。
49.具体的，动力机构包括固定安装在混合罐1顶部的电机26，主轴4上套设有从动带
轮27，电机26的输出端套设有主动带轮，从动带轮27与主动带轮依靠同步带传动；支撑臂5上固定设置有轴管9，轴管9与第一传动轴6同轴线，轴管9外壁上同轴固定套设有第一齿轮10，搅拌轴8上同轴固定套设有第二齿轮11，第一齿轮10与第二齿轮11啮合；在上述设置中，通过驱动第一传动轴6沿自身轴线旋转，在偏心臂7的带动下，使搅拌轴8沿第一传动轴6轴线转动，同时在第一齿轮10和第二齿轮11的传动作用下驱动搅拌轴8沿自身轴线旋转，从而对原料进行多方位的充分搅拌。
50.具体如何驱动第一传动轴6沿自身轴线旋转的，混合罐1内壁上同轴固定安装有齿环14，支撑臂5上还转动安装有第二传动轴12，第二传动轴12的两端分别同轴固定套设有第三齿轮13和第四齿轮15，第三齿轮13与齿环14啮合，第一传动轴6上同轴固定套设有第五齿轮16，第四齿轮15与第五齿轮16啮合连接；在本实施例中，通过主轴4带动若干组支撑臂5沿主轴4轴线旋转，在旋转过程中，第三齿轮13和齿环14啮合传动，由于齿环14固定带动第三齿轮13沿自身轴线旋转，在第四齿轮15和第五齿轮16的传动作用下，从而带动第一传动轴6沿自身轴线旋转。
51.进一步地，清料机构包括固定安装在主轴4上的中轴17，中轴17与主轴4同轴线；中轴17的底端呈圆周阵列设置有若干个扫料杆18，其中扫料杆18为圆弧状扫料杆18的旋转方向沿圆弧开口方向；中轴17底端还固定设置有刮壁杆19，刮壁杆19呈l型，刮壁杆19的外立面与混合罐1的内壁贴合；通过上述设置，在旋转过程中，刮壁杆19将附着在混合罐1内壁上的原料刮落，使其参与原料的混合；在混合完成并排料时，圆弧状的扫料杆18在旋转过程中将混合罐1底端附着的原料向内聚拢，并由出料口3排出，能够尽可能的减少原料在混合罐1内部的残留。
52.具体中轴17是如何与主轴4同轴固定连接的，还包括十字块22和螺栓25，中轴17上同轴设置有支撑盘20，主轴4上贯穿设置有轴孔，主轴4套装在中轴17上，并且主轴4底端与支撑盘20贴合，中轴17顶端高于主轴4顶端，中轴17高处主轴4顶端的部分设置有与十字块22相匹配的十字槽21，主轴4顶端设置有同步槽24，十字块22插入至十字槽21内，十字块22的底端设置有同步键23，同步键23卡入至同步槽24内，中轴17顶端外壁和十字块22外壁上均设置有外螺纹，螺栓25螺装套设在十字块22和中轴17上，并且螺栓25压紧在同步键23上。通过上述设置，便于对中轴17和主轴4进行安装，同时能够保证中轴17与主轴4的同步性。
53.另一方面，所述煤矿充填密封材料制备工艺，所述煤矿充填密封材料包括a组分和b组分，在进行充填密封时，将a组分和b组分按体积比4:1混合后填充空隙处，混合后的液体完全固化后生成固结体；
54.其中所述a组分由酚醛树脂为主剂，配以发泡剂、表面活性剂混合而成，其中酚醛树脂、发泡剂、表面活性剂体积占比分别为75％、15％和10％；b组分由苯酚磺酸为主剂，配以磷酸、草酸混合而成，其中苯酚磺酸、磷酸、草酸体积占比分别为80％、12％和8％。
55.具体的，其中a组分的生产工艺包括：
56.a1、按配方比例用量投入酚醛树脂，记录投料时间，搅拌10分钟；
57.a2、继续按配方用量比例投入发泡剂，记录投料时间，搅拌10分钟；
58.a3、继续按配方用量比例投入表面活性剂，记录投料时间,搅拌20分钟；
59.a4、检测固化时间和最高反应温度，并记录；
60.a5、按包装规格进行分装。
61.其中b组分的生产工艺包括：
62.b1、按配方比例用量投入苯酚磺酸，记录投料时间，搅拌10分钟；
63.b2、继续按配方用量比例投入磷酸，记录投料时间，搅拌10分钟；
64.b3、继续按配方用量比例投入草酸，记录投料时间，搅拌20分钟；
65.b4、检测固化时间和最高反应温度，并记录；
66.b5、按包装规格进行分装。
67.在本实施例中，煤矿充填密封用材料由a组分、b组分组成，a组分是红褐色液体，为有机高分子混合物，该材料主要成分为酚醛树脂；b组分是一种棕褐色液体，为酸混合物，该材料主要成分为苯酚磺酸、磷酸等；a组分、b组分按体积比4:1混合固化后生成的固结体具有良好的韧性整体承载性，适用于综采工作面、掘进工作面的高冒充填接顶，阻止内外空气交换，防止破碎顶煤发火；构筑永久防火墙、密闭墙，防止有害气体涌出；采空区沿空留巷充填，阻止采空区遗煤氧化自燃等井下灾害治理。
68.本发明的一种煤矿用充填密封材料制备仪器，其安装方式、连接方式或设置方式均为常见机械方式，只要能够达成其有益效果的均可进行实施。
69.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种煤矿用充填密封材料制备仪器，其特征在于，包括：混合罐(1)，所述混合罐(1)上设置有进料口(2)和出料口(3)，所述混合罐(1)顶部同轴转动安装有主轴(4)，所述主轴(4)上设置有至少三组支撑臂(5)；每组所述支撑臂(5)的上均转动安装有第一传动轴(6)，所述第一传动轴(6)底部固定安装有偏心臂(7)，所述偏心臂(7)上转动安装有搅拌轴(8)；动力机构，所述动力机构安装在混合罐(1)顶部，所述动力机构用于驱动多组支撑臂(5)沿主轴(4)轴线旋转，同时驱动第一传动轴(6)沿自身轴线旋转，并且驱动搅拌轴(8)沿自身轴线旋转；清料机构，所述清料机构安装在混合罐(1)内部，用于对混合罐(1)内壁和底部附着的液体原料进行刮落。2.如权利要求1所述的一种煤矿用充填密封材料制备仪器，其特征在于，所述动力机构包括固定安装在混合罐(1)顶部的电机(26)，所述主轴(4)上套设有从动带轮(27)，所述电机(26)的输出端套设有主动带轮，所述从动带轮(27)与主动带轮依靠同步带传动；所述支撑臂(5)上固定设置有轴管(9)，所述轴管(9)与第一传动轴(6)同轴线，所述轴管(9)外壁上同轴固定套设有第一齿轮(10)，所述搅拌轴(8)上同轴固定套设有第二齿轮(11)，所述第一齿轮(10)与第二齿轮(11)啮合。3.如权利要求2所述的一种煤矿用充填密封材料制备仪器，其特征在于，所述混合罐(1)内壁上同轴固定安装有齿环(14)，所述支撑臂(5)上还转动安装有第二传动轴(12)，所述第二传动轴(12)的两端分别同轴固定套设有第三齿轮(13)和第四齿轮(15)，所述第三齿轮(13)与齿环(14)啮合，所述第一传动轴(6)上同轴固定套设有第五齿轮(16)，所述第四齿轮(15)与第五齿轮(16)啮合连接。4.如权利要求1所述的一种煤矿用充填密封材料制备仪器，其特征在于，所述清料机构包括固定安装在主轴(4)上的中轴(17)，所述中轴(17)与主轴(4)同轴线；所述中轴(17)的底端呈圆周阵列设置有若干个扫料杆(18)，其中所述扫料杆(18)为圆弧状所述扫料杆(18)的旋转方向沿圆弧开口方向。5.如权利要求4所述的一种煤矿用充填密封材料制备仪器，其特征在于，所述中轴(17)底端还固定设置有刮壁杆(19)，所述刮壁杆(19)呈l型，所述刮壁杆(19)的外立面与混合罐(1)的内壁贴合。6.如权利要求5所述的一种煤矿用充填密封材料制备仪器，其特征在于，还包括十字块(22)和螺栓(25)，所述中轴(17)上同轴设置有支撑盘(20)，所述主轴(4)上贯穿设置有轴孔，所述主轴(4)套装在中轴(17)上，并且所述主轴(4)底端与支撑盘(20)贴合，所述中轴(17)高处主轴(4)顶端的部分设置有十字槽(21)，所述主轴(4)顶端设置有同步槽(24)，所述十字块(22)插入至十字槽(21)内，所述十字块(22)的底端设置有同步键(23)，所述同步键(23)卡入至同步槽(24)内。7.如权利要求6所述的一种煤矿用充填密封材料制备仪器，其特征在于，所述中轴(17)顶端外壁和十字块(22)外壁上均设置有外螺纹，所述螺栓(25)螺装套设在十字块(22)和中轴(17)上，所述螺栓(25)压紧在同步键(23)上。8.一种煤矿用充填密封材料制备工艺，其特征在于，所述煤矿充填密封材料包括a组分和b组分，在进行充填密封时，将a组分和b组分按体积比4:1混合后填充空隙处，混合后的液
体完全固化后生成固结体；其中所述a组分由酚醛树脂为主剂，配以发泡剂、表面活性剂混合而成，其中酚醛树脂、发泡剂、表面活性剂体积占比分别为75％、15％和10％；b组分由苯酚磺酸为主剂，配以磷酸、草酸混合而成，其中苯酚磺酸、磷酸、草酸体积占比分别为80％、12％和8％。9.如权利要求8所述的一种煤矿用充填密封材料制备工艺，其特征在于，其中a组分的生产工艺包括：a1、按配方比例用量投入酚醛树脂，记录投料时间，搅拌10分钟；a2、继续按配方用量比例投入发泡剂，记录投料时间，搅拌10分钟；a3、继续按配方用量比例投入表面活性剂，记录投料时间,搅拌20分钟；a4、检测固化时间和最高反应温度，并记录；a5、按包装规格进行分装。10.如权利要求8所述的一种煤矿用充填密封材料制备工艺，其特征在于，其中b组分的生产工艺包括：b1、按配方比例用量投入苯酚磺酸，记录投料时间，搅拌10分钟；b2、继续按配方用量比例投入磷酸，记录投料时间，搅拌10分钟；b3、继续按配方用量比例投入草酸，记录投料时间，搅拌20分钟；b4、检测固化时间和最高反应温度，并记录；b5、按包装规格进行分装。

技术总结
本发明涉及煤矿密封材料的技术领域，特别是涉及一种煤矿用充填密封材料制备仪器，其使原料的混合更加均匀，提升密封材料的成品稳定性；包括：混合罐，混合罐上设置有进料口和出料口，混合罐顶部同轴转动安装有主轴，主轴上设置有至少三组支撑臂；每组支撑臂的上均转动安装有第一传动轴，第一传动轴底部固定安装有偏心臂，偏心臂上转动安装有搅拌轴；动力机构，动力机构安装在混合罐顶部，动力机构用于驱动多组支撑臂沿主轴轴线旋转，同时驱动第一传动轴沿自身轴线旋转，并且驱动搅拌轴沿自身轴线旋转；清料机构，清料机构安装在混合罐内部，用于对混合罐内壁和底部附着的液体原料进行刮落。对混合罐内壁和底部附着的液体原料进行刮落。对混合罐内壁和底部附着的液体原料进行刮落。


技术研发人员：史晓亮 贾钊 郭继伟 王江伟 李捷
受保护的技术使用者：山西浩博瑞新材料有限公司
技术研发日：2023.06.19
技术公布日：2023/8/24