[发明专利]矿用快速消波耗能缓冲装置

说明书

技术领域

本发明属于矿山安全支护设备，特别涉及一种矿用快速消波耗能缓冲装置。

背景技术

冲击地压是采矿工程主要的动力灾害之一，随着矿产资源开采深度的日益趋增加，冲击地压发生频次和破坏程度也愈加强烈，发生冲击时瞬间释放大量的冲击能，造成巷道片帮、冒顶和垮塌，支护结构整体失稳，机械设备倾翻、破坏 ，甚至人员伤亡等事故，严重影响矿产资源安全开采和工作人员生命安全。

常用的采矿支护设备有木支架、钢支架、U型钢支架、单体液压支柱和液压支架等，皆以刚性支护为主，静载作用下安全系数很高，基本可以保证矿井中支护系统的安全要求。但是，矿内一旦突发冲击地压，围岩体内积聚的弹性地压能瞬间以冲击波的形式释放出来，对原处于稳定状态下的刚性支护体以剧烈的冲击作用，导致支护设备发生突然失稳破坏，比如，液压支架会由于卸压不及时而导致液压阀被冲坏，将液压支架压死。

现有的缓冲器基本上分为液体压力缓冲和弹性缓冲的两种，缓冲性能与效果比较好，但在矿井支护中使用却并不是十分理想，冲击地压在释放大量冲击能的同时常伴有岩体的高速变形破坏，这要求缓冲器具有反应速度快、变形量大和吸收冲击能的能力强的特点，而弹性缓冲器是将冲击能转化为自身的弹性势能却无法将能量卸掉，液压缓冲器在面临高速冲击下会因卸压不及而导致损坏，两者都不能有效地解决冲击地压带来的严重问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种能快速消减冲击波，吸收大量冲击地压能的矿用快速消波耗能缓冲装置。

本发明解决技术问题采用的技术方案是：矿用快速消波耗能缓冲装置包括上部刚性套筒，下部刚性套筒，其特点是在下部刚性套筒的底部螺纹连接固定一个外部底盖，在外部底盖上面的下部刚性套筒内装有圆柱形的可压缩性吸能材料，吸能材料与下部刚性套筒内壁之间设有间隙，在吸能材料上面装内部刚性底盖，内部刚性底盖上面螺纹连接一个上部刚性套筒，在对应下部刚性套筒上端加厚处的上部刚性套筒外壁设有梯形凹槽，在对应上部刚性套筒外壁上梯形凹槽处，在下部刚性套筒上卡装四个同形状的销卡，销卡为小于90度圆环形，圆环的内侧面设有梯形凸台，梯形凸台嵌入上部刚性套筒外壁上的梯形凹槽内，圆环两端面均设有连接法兰凸台，连接法兰凸台上设螺杆孔，每相邻两个连接法兰凸台均用螺杆和蝶形螺母连接，在螺杆外套装弹簧。

本发明的有益效果是：矿用快速消波耗能缓冲装置是针对冲击地压发生时，大量能量释放和岩体高速变形的特点，基于屈曲原理利用泡沫合金材料较大的塑性压缩变形、较高的抗压强度和良好好的冲击韧性的特点，加之刚性材料的有机配合，实现静载作用下的刚性支护能力的有效发挥和冲击作用下快速消波耗能的功能，以达到对支护体系中的其它设备的缓冲保护作用，从而最大程度的避免机械生产设备损坏和工作人员的伤亡事故发生。

附图说明

以下结合附图以实施例具体说明。

图1是矿用快速消波耗能缓冲装置结构剖视图。

图2是图1中的A-A剖视图。

图3是图1中销卡的结构主视图。

图4是图3的俯视图。

图5是图3的左侧视图。

图中，1-上部刚性套筒；1-1-梯形凹槽；2-下部刚性套筒；2-1-间隙；3-销卡；3-1-连接法兰凸台；3-2-螺杆孔；3-3-梯形凸台；4-内部刚性底盖；5-吸能材料；6-外部底盖；7-螺杆；8-弹簧；9-蝶形螺母。

具体实施方式

实施例，参照附图1~3，矿用快速消波耗能缓冲装置的下部刚性套筒2为上部筒壁加厚的圆筒，下部螺纹连接固定外部底盖6，在外部底盖6上面的下部刚性套筒2内装有圆柱状的可塑性吸能材料5，吸能材料5与下部刚性套筒2的内壁留出间隙2-1。在吸能材料5的上面设内部刚性底盖4，内部刚性底盖4螺纹连接固定上部刚性套筒1，上部刚性套筒1与下部刚性套筒2上部加厚处重合，在上部刚性套筒1外壁与下部刚性套筒2内壁重合处设有梯形凹槽1-1。在对应上部刚性套筒1外壁上的梯形凹槽1-1处，在下部刚性套筒2上装四个同形状的销卡3，销卡3为小于90度的圆环形，圆环的内侧面设有梯形凸台3-3，梯形凸台3-3卡装在上部刚性套筒1外壁上的梯形凹槽1-1内，圆环两端面均设有连接法兰凸台3-1，连接法兰凸台3-1上设有螺杆孔3-2，每两个相邻的两个连接法兰凸台3-2均用螺杆7和蝶形螺母9连接，在螺杆7外套装弹簧8。

矿用快速消波耗能缓冲装置的工作原理是：置于下部刚性套筒2内的可塑性吸能材料5上端接触内部刚性底盖4，下端压在外部底盖6上，不承担支撑力和工作阻力的静载作用。上部刚性套筒1嵌入下部刚性套筒2内，上部刚性套筒1上的梯形凹槽1-1与销卡3圆环内侧面上的梯形凸台3-3吻合，上部刚性套筒1用销卡3卡在梯形凸台3-3处，在销卡3的约束下起到承担与传递静载的作用，在冲击载荷 超过额定承载力时，上部刚性套筒1突破销卡3的束缚，下沉嵌入到下部刚性套筒2内，通过内部刚性底盖4冲击压缩吸能材料5，下部刚性套筒2提供销卡3活动渠道和约束吸能材料5变形扩张的作用，外部底盖6则承担上部静载和冲击压缩过程中吸能材料5底部对其压力作用。整个装置对突发冲击地压时起到快速消波耗能的缓冲作用。