[0001] 本发明涉及气力输送系统技术领域，尤其涉及一种用于气力输送系统中且具有缓冲功能的储渣装置。

[0002] 竖井掘进过程中，掘进深度可达数百米，且工况特别恶劣，常规的出渣方式如刮板、泥水环流等效率低、工序复杂，而气力输送的出渣方式由于出渣效率高、安装简单等优点，已被广泛应用于竖井项目的开发中。然而，竖井工况下气力出渣的渣土特点显著：一是粒径大(最大可达100mm)，二是输送渣土的动能大。当大块渣土进入末端储渣装置时，由于惯性大块渣土会继续保持高速运动，而较高动能的渣土会对储渣装置的内壁产生强烈的撞击，造成储渣装置瞬时剧烈振动和噪声，而长时间的局部冲击会造成储渣装置的严重磨损，甚至是储渣装置的泄露等事故。尤其是当开挖地层中有较多硬质岩块时，冲击效果更加显著，成为竖井气力出渣系统的巨大安全隐患。

[0033] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，都应当属于本发明保护的范围。

[0034] 需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。

[0035] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

[0036] 如图1所示，本发明提供一种储渣装置，其包括：储渣箱10，内部形成有储渣腔室11；螺旋进料管20，位于储渣箱10内，螺旋进料管20的入口端21穿出储渣箱10，螺旋进料管
20的内侧形成有空间大小可变化的空气流道30，螺旋进料管20的内侧管壁上设有与空气流道30相连通的通孔23；负压形成单元40，其与空气流道30相连通。

[0037] 本发明所述的储渣装置，储渣箱10内的进料管采用螺旋的形式，使直线高速运动的渣土改变运动方向，在沿螺旋线运动时，螺旋进料管20的内壁可有效降低大块渣土沿切线的运动速度，起到缓冲作用，避免高速运动的渣土直接与储渣箱10的箱壁产生剧烈冲击，进而导致储渣箱10的损坏。

[0038] 本发明所述的储渣装置，螺旋进料管20上的通孔23使管道内部与空气流道30相连通，通过控制空气流道30的空间大小以改变其内空气的流速，进而控制空气流道30内气体的压力；当空气流道30内的空气压力低于螺旋进料管20内的压力时，通孔23对螺旋进料管20内的大块渣土会产生吸附作用，由于该吸附作用的方向为由外向内的向心力，因此，当吸附作用足够大时，便可增大大块渣土与螺旋进料管20的内壁的摩擦力，以此达到对大块渣土的减速缓冲作用。

[0039] 本发明所述的储渣装置设置在气力出渣系统中，用于对渣土进行存储；在具体应用中，可用于竖井掘进机的出渣系统中，当竖井的深度较浅时，该储渣装置设置在井口位置处且与竖井内的抽渣管道相连；当竖井较深时，该储渣装置可以设置在竖井内部且与竖井内的抽渣管道相连。储渣装置内存储到一定量的渣土后，打开储渣装置将其内的渣土清理出去。

[0040] 具体的，如图1所示，储渣箱10为储渣装置的外壳，其内部形成有相对密闭的储渣腔室11，抽渣管道内抽出的渣土进入储渣箱10并临时存储在储渣腔室11内；在本实施例中，为了储渣箱10能与竖井更好的适配，储渣箱10为一个圆筒状结构，其内部形成有圆柱状的储渣腔室11。在本发明的其他实施例中，储渣箱10的形状可以根据实际需要进行设计，此处不做具体限定。

[0041] 储渣腔室11内设有呈螺旋方向延伸的螺旋进料管20，其能够对渣土起到主要的缓冲作用。螺旋进料管20的入口端21穿过储渣箱10的侧壁与外部的抽渣管道相连，螺旋进料管20的出口端22位于储渣腔室11内，抽渣管道内的渣土能够进入螺旋进料管20内，渣土在螺旋进料管20内不断变向并与管壁发生碰撞以实现减速，经过减速后的渣土经螺旋进料管20的出口端22进入储渣箱10内。在本实施例中，螺旋进料管20与圆筒状的储渣箱10同轴设置。

[0042] 进一步的，螺旋进料管20的内侧形成有空气流道30，该空气流道30相当于螺旋进料管20在储渣腔室11内划定的一个子空间，该子空间与储渣腔室11相连通。

[0043] 首先，螺旋进料管20呈螺旋状延伸设置，因此空气流道30呈一个圆柱状空间；在本实施例中，螺旋进料管20相邻层的管道之间紧密贴设在一起，因此空气流道30的侧壁相对密闭，空气流道30内的气体流向沿圆柱的轴向方向。

[0044] 其次，螺旋进料管20的侧壁朝向空气流道30的方向开设有多个通孔23，该通孔23能够连通螺旋进料管20的内部空间和空气流道30，当空气流道30内的空气压力低于螺旋进料管20的内部压力时，通孔23对螺旋进料管20内的大块渣土会产生吸附作用，由于该吸附作用的方向为由外向内的向心力，因此，当吸附作用足够大时，便可增大大块渣土与螺旋进料管20的内壁的摩擦力，以此达到对大块渣土的减速缓冲作用。

[0045] 最后，空气流道30的空间大小可以进行变化，通过控制空气流道30的空间大小以改变其内空气的流速，进而控制空气流道30内气体的压力小于螺旋进料管20内的气体压力。空气流道30的空间大小的变化可以通过在空气流道30内设置可膨胀收缩件或者可伸缩件来实现，通过可膨胀收缩件的膨胀或者可伸缩件的伸出以减小空气流道30的空间大小，进而控制空气流道30内空气的压力；此处不对可膨胀收缩件或者可伸缩件的具体结构进行限定，只要能够改变空气流道30的空间大小即可。

[0046] 储渣箱10上还连接有与空气流道30相连通的负压形成单元40，储渣腔室11内的空气经过空气流道30后进入负压形成单元40，进而在储渣箱10内形成真空负压，使得渣土持续不断地通过螺旋进料管20进入储渣腔室11内。该负压形成单元40可采用风机411抽真空的方式在储渣箱10内形成负压，也可以采用其他方式，此处不做具体限定。

[0047] 下文将对本发明所述的储渣装置较佳的实施方式的结构和技术效果进行进一步的说明。

[0048] 根据本发明的一个实施方式，如图1所示，从螺旋进料管20的入口端21到螺旋进料管20的出口端22，螺旋进料管20的直径逐渐增大。

[0049] 螺旋进料管20采用变径设置，管道直径越大，则空气流速越小，在满足渣土输送的情况下，空气流速减小可实现对渣土的减速以实现进一步的缓冲。

[0050] 根据本发明的一个实施方式，如图1所示，储渣箱10的内侧顶壁上连接有支撑环件12，螺旋进料管20套设固定在支撑环件12上。

[0051] 具体的，支撑环件12为一个上下开口的圆筒状结构，其直径与螺旋进料管20的内侧直径相同，螺旋进料管20套设固定在支撑环件12上；在本实施例中，支撑环件12固定在储渣箱10的顶部内壁上。螺旋进料管20通过其内侧的支撑环件12进行固定，空气流道30形成在支撑环件12的内侧，支撑环件12形成了空气流道30的侧壁，因此螺旋进料管20相邻层的管道之间无需紧密设置在一起。相应的，为了实现螺旋进料管20的内部空间与空气流道30的连通，支撑环件12在通孔23的对应位置处开设有贯穿孔。

[0052] 根据本发明的一个实施方式，如图1所示，储渣装置还包括弹性件50，其设在螺旋进料管20的内侧，空气流道30形成在弹性件50和螺旋进料管20之间。在本实施例中，通过充气或者放气控制弹性件50的膨胀与收缩，进而控制空气流道30的空间大小。

[0053] 具体的，如图1所示，弹性件50整体呈一个圆柱状，其与螺旋进料管20同轴设置，形成在弹性件50和螺旋进料管20之间的空气流道30为一个环柱状空间。弹性件50具有气体入口51和气体出口52，气体入口51上连接有充气管道42，气体出口52上连接有放气管道53，通过充气管道42内充气或者通过放气管道53进行排气以实现弹性件50的膨胀与收缩。

[0054] 进一步的，充气管道42上设有第二调节阀421，放气管道53上设有第三调节阀531；通过第二调节阀421控制充气管道42的启闭以及充气速度，通过第三调节阀531控制放气管道53的启闭以及排气速度。

[0055] 根据本发明的一个实施方式，如图1所示，负压形成单元40具有与空气流道30相连通的抽气管道41，抽气管道41上设有风机411和第一调节阀412。

[0056] 具体的，抽气管道41设在储渣箱10的外部，其一端穿过储渣箱10的顶壁与空气流道30相连通，其另一端与外部空间相连通。抽气管道41上的风机411进行工作时，储渣腔室11内的空气经过空气流道30后进入抽气管道41，并通过抽气管道41进入外部空间，进而在储渣腔室11内形成负压。第一调节阀412能够控制抽气管道41的开启和关闭。

[0057] 较佳的，在风机411的入口前端设有过滤器413，通过过滤器413对空气中的杂质进行过滤，避免细微渣土进入风机411内。

[0058] 进一步的，充气管道42的入口连接在风机411的出口处；将抽气管道41抽出的空气作为弹性件50的填充气，无需单独设置气源对弹性件50进行充气操作，简化了储渣装置的结构。

[0059] 根据本发明的一个实施方式，如图1所示，负压形成单元40还具有吹风管道43，吹风管道的一端与风机411的出口相连，其另一端穿过储渣箱10和螺旋进料管20后与螺旋进料管20的内部空间相连通。

[0060] 具体的，吹风管道43与充气管道42并联设置，且两者在与风机411的出口相连的一端共用同一段管道；吹风管道3的另一端穿过储渣箱10的顶壁和螺旋进料管20的外侧壁后与螺旋进料管20的内部空间相连通，吹风管道43穿设在螺旋进料管20中的端部出风口朝向螺旋进料管20的径向内侧，通过吹风管道43向螺旋进料管20中吹风以进一步增大渣土与螺旋进料管20的内壁的摩擦力，以此达到对大块渣土的进一步缓冲。

[0061] 进一步的，吹风管道43上设有第四调节阀431。通过第四调节阀431控制吹风管道43内的吹风量，进而控制吹风管道43的出风口对螺旋进料管20内渣土的径向向内的推动力。

[0062] 根据本发明的一个实施方式，如图1所示，储渣箱10内设有振动传感器60。振动传感器60能够检测储渣箱10的振动状态，当检测到储渣箱10的振动较为剧烈时，通过充气管道42对弹性件50进行充气膨胀，使得空气流道30内的气体压力变小，进而使得螺旋进料管20内的气体压力与空气流道30内的气体压力的差值△P变大，通孔23对螺旋进料管20内渣土的吸附力变强，对渣土的减速缓冲作用变大。

[0063] 根据本发明的一个实施方式，如图1所示，储渣箱10的侧壁上设有第一压力传感器61，空气流道30内设有第二压力传感器62。由于螺旋进料管20的管径相对较大，渣土在进料时，储渣腔室11的气体压力与螺旋进料管20内的气体压力相差不大，为了便于测量，在储渣箱10的侧壁上设有第一压力传感器61用于检测螺旋进料管20内气体的压力；在本实施例中，第二压力传感器62设置在支撑环件12的内侧壁上用于对空气流道30内气体的压力进行检测。

[0064] 本发明所述的储渣装置在进行储渣作业时，具体的操作流程如下：

[0065] 步骤S1：在开启储渣装置进行抽取渣土作业之前，设定正常运行时振动传感器60检测到的振动范围为A‑B，第一压力传感器61和第二压力传感器62检测到的压力差值△P的正常可变范围为0‑b，极限范围为c‑d(△P值不能过大，超过极限值d后，则认为空气流道30过小，空气流道30堵塞，无法在储渣腔室11内形成负压)。

[0066] 步骤S2：然后开启风机411，保持第一调节阀412完全开启，并空载运行(即无渣土输送)，读取第一压力传感器61和第二压力传感器62压力检测到的压力差值△P。当△P在正常范围0‑b内时，不需要调节第一调节阀412、第二调节阀421和第三调节阀531；当△P＞b时，说明储渣装置内的空气流道30偏窄，压力偏低，不利于储渣装置运行，则开启第三调节阀531，保持第二调节阀421关闭，使弹性件50放气收缩，直至△P下降至0‑b范围内时，关闭第三调节阀531，调整结束。

[0067] 步骤S3：开启整个气力出渣系统进行渣土的输送，并通过振动传感器60检测储渣箱10的振动信号的变化。当振动传感器60检测到的振动值在A‑B范围内时，不需要调整；当振动传感器60检测到的振动值大于B时，则判断大块渣土对储渣箱10的冲击显著，需要加大螺旋进料管20上的通孔23对渣土的吸附作用，以减轻冲击，开启第二调节阀421，调整第一调节阀412，保持第三调节阀531关闭，使风机411出口的空气流进入弹性件50使其膨胀，进而减小空气流道30的空间大小，提高压力差值△P，加大通孔23对大块渣土的吸附作用。

[0068] 在压力差值△P提高的过程中，实时监测振动传感器60，若△P在未达值b时，振动传感器60检测到的振动值已在A‑B范围内，则停止调整。若当△P达到值b时，振动传感器60检测到的振动值仍然大于B，则开启第四调节阀431，通过吹风管道43向螺旋进料管20内喷射径向向内的高速气流，增大渣土的向心力。在调整第四调节阀431的过程中，实时监测振动传感器60，若△P在未达极限值d时，振动传感器60检测到的振动值已在A‑B范围内，则停止调整；如果调整过程中压力差值△P最高提高至d时，振动传感器60检测到的振动值仍然大于B，则停止所有调整，关闭储渣装置进行安全检测。

[0069] 在完成上述调整后，实时监测振动传感器60检测到的振动值，如果振动值在A‑B范围内，△P在0‑b内时，如果振动值减小，则相应地调整第二调节阀421和第三调节阀531，使弹性件50收缩，防止向心力过大。如果△P在b‑d内时，振动值减小，则相应地调整第四调节阀431，使吹风管道43出口处的喷射气流减小或关闭，防止向心力过大。

[0070] 步骤S4：实时监测振动传感器60检测到的振动值，只要其值不在预定范围内，就进行S3步骤的调整，保证振动传感器60检测到的振动范围在A‑B内，系统可持续正常运行，实现对大块渣土的入料缓冲。

[0071] 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。