一种基于外部触发的矿用自动隔爆装置 |
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| 申请号 | CN202110131073.4 | 申请日 | 2021-01-30 | 公开(公告)号 | CN112709592B | 公开(公告)日 | 2024-05-17 |
| 申请人 | 山东宸兴重工科技有限公司; | 发明人 | 郭星辰; 王吉祥; 徐磊; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及 煤 矿井下隔爆技术领域，尤其涉及一种基于外部触发的自动隔爆装置，包括固定座，所述固定座设有喷发储粉仓、向所述喷发储粉仓喷气的高压储气仓和触发所述高压储气仓开启的触发机构，所述高压储气仓位于所述喷发储粉仓外部并且与所述喷发储粉仓固定连接，所述高压储气仓设有 活塞 以及对活塞进行限位的触发杆，所述触发机构位于所述喷发储粉仓和所述高压储气仓的外侧，所述触发机构用于对所述触发杆进行卡紧或释放，通过触发机构外置，触发机构设置在喷发储粉仓和高压储气仓的外侧，不占用喷发储粉仓的空间，提高了喷发储粉仓的空间利用率，可容纳更大体积的灭火材料。同时触发机构设置在外侧，便于后期维护。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种基于外部触发的自动隔爆装置，包括固定座（12），其特征在于：所述固定座（12）设有喷发储粉仓（4）、向所述喷发储粉仓（4）喷气的高压储气仓（6）和触发所述高压储气仓（6）开启的触发机构，所述高压储气仓（6）位于所述喷发储粉仓（4）外部并且与所述喷发储粉仓（4）固定连接，所述高压储气仓（6）设有活塞（5）以及对活塞（5）进行限位的触发杆（10），所述触发机构位于所述喷发储粉仓（4）和所述高压储气仓（6）的外侧，所述触发机构用于对所述触发杆（10）进行卡紧或释放； |
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| 说明书全文 | 一种基于外部触发的矿用自动隔爆装置技术领域背景技术[0002] 在煤矿井下，爆炸一般分两大类，即瓦斯爆炸和煤尘爆炸。无论是瓦斯爆炸还是煤尘爆炸，其危害总体上分为4类：第一是高温，瓦斯爆炸产生的瞬间温度可达1850～2650℃，煤尘爆炸瞬时温度可达2300～2500℃，可引起矿井火灾、烧毁设备、烧伤人员；第二是高压，经实验和理论计算瓦斯爆炸后的气体压力是爆炸前气体压力的7～10倍，煤尘爆炸的理论压力可达735kPa，可损坏设备、推倒机架、造成冒顶和人员伤亡；第三是有毒有害气体，瓦斯爆炸后产生的一氧化碳浓度可达20000ppm，煤尘爆炸后产生的一氧化碳浓度一般为30000ppm，可迅速导致人员窒息或死亡；第四是冲击波，冲击波的传播速度可达2340m/s，使设备、支架和人员遭受损害。 [0003] 矿用隔爆阻燃装置一般是利用爆炸产生的的空气冲击波速度远大于火焰速度的原理，在空气冲击波到来时触发阻燃隔爆装置，从而提前释放灭火粉，将火焰阻挡防止矿下发生其他二次灾害。 [0004] 在现有授权专利CN 103291349 B中，公开了一种双向触发的煤矿井下自动隔爆装置，在本发明专利中公开的是通过冲击波对内部部件进行触发，触发的部件均设置在外罩的内部，触发部件的安装会占用外罩部分空间。在喷发阻燃灭火材料时，触发部件位于中外罩间位置，会对喷发效果造成一定影响，对阻燃材料顺利全面喷发造成一定阻碍；同时在外罩体积一定条件下，由于触发部件位于外罩内部占用部分空间，造成灭火材料的容积变小，导致防爆效果会受限；另外内部触发对于施工检查人员也带来不便，无法准确确定其有效性。 发明内容[0006] 本发明的目的是解决现有技术中的问题，提供一种基于外部触发的自动隔爆装置，触发机构设置于隔爆装置的外侧，避免占用空间，实现自动准确隔爆。 [0007] 本发明的技术方案是： [0008] 一种基于外部触发的自动隔爆装置，包括固定座12，其特征在于：所述固定座12设有喷发储粉仓4、向所述喷发储粉仓4喷气的高压储气仓6和触发所述高压储气仓6开启的触发机构，所述高压储气仓6位于所述喷发储粉仓4外部并且与所述喷发储粉仓4固定连接，所述高压储气仓6设有活塞5以及对活塞5进行限位的触发杆10，所述触发机构位于所述喷发储粉仓4和所述高压储气仓6的外侧，所述触发机构用于对所述触发杆10进行卡紧或释放。 [0009] 固定座固定安装在巷道内部，在固定座的下端通过螺栓或者螺钉等固定方式固定喷发储粉仓、高压储气仓和触发机构，喷发储粉仓与高压储气仓顺序固定连接，并且高压储气仓可以向喷发储粉仓内部喷射高压气体，实现喷发储粉仓内部的灭火粉的喷发。在高压储气仓内部设置有控制高压气体向喷发储粉仓喷发的活塞，活塞可相对高压储气仓移动。在高压储气仓上设置有对活塞进行限位的触发杆，触发杆是对活塞的限位。正常情况下触发杆对活塞实现限位，高压储气仓内部的高压气体无法向喷发储粉仓喷发。触发机构是设置在喷发储粉仓和所述高压储气仓的外侧，不占用喷发储粉仓和所述高压储气仓的空间，可以提高喷发储粉仓内部灭火粉的容积。当触发机构接收到爆炸冲击波后，触发机构通过释放触发杆，改变触发杆的位置状态，解除触发杆对活塞的限位，活塞在高压气体的药理推动下移动，进而实现高压储气仓内部高压气体从出气口向喷发储粉仓喷发，实现触发。 [0010] 触发机构整体位于喷发储粉仓和高压储气仓的外侧，不占用喷发储粉仓内部灭火粉的空间，实现外置触发，触发快速稳定。在任何条件下施工或者检修人员都可以随时检查触发机构的有效性，提高后续施工和检修效率，降低维修成本。 [0011] 作为一种优选的技术方案，所述触发机构包括可相对触发杆10移动的传递杆3以及与传递杆3固定连接的触发定位板11。 [0012] 触发机构的固定架与固定座焊接或者螺栓连接，实现稳定触发机构的作用，传递杆的一端安装冲击波接收部，冲击波接收部为接收板或者接收盘。传递杆安装在滑套内部，滑套与触发机构的固定架焊接或者螺栓固定连接，传递杆接收到冲击波冲击后，可以沿着滑套相对滑动。这样提高了冲击波接收效率，实现快速准确检测冲击波，实现快速隔爆。 [0013] 在传递杆靠近高压储气仓的触发杆的位置对应设置触发定位板，触发定位板在正常情况下实现对触发杆的卡紧，防止其松动，通过卡紧触发杆实现对活塞的限位，防止活塞移动造成高压储气仓喷气。在发生爆炸冲击时，即传递杆以及位于传递杆上的触发定位板同时移动时，实现对触发杆的释放，触发杆接触对活塞的限位，活塞移动，高压储气仓喷气，实现隔爆作业。 [0014] 作为一种优选的技术方案，活塞的两端直径不同，活塞靠近喷发储粉仓一端的直径要小于远离喷发储粉仓一端的直径。解除触发杆对活塞限位后，在高压气体的压迫下，活塞会在高压气体压迫下向背离喷发储粉仓一侧滑动，在高压储气仓靠近喷发储粉仓一端的出气口此时打开，高压气体从高压储气仓的出气口进入并冲击喷发储粉仓，喷发储粉仓的防护膜被高压气体冲击裂开后，喷发储粉仓内部的灭火粉分出，形成隔爆区域。 [0015] 作为一种优选的技术方案，所述触发定位板11设有孔15，所述触发杆10可伸入所述孔15内部。 [0016] 在触发定位板上开设多个平行的孔，触发杆可以深入孔内部，在传递杆带动触发定位板移动后，触发杆会卡入孔内部，并且不断伸入孔内，实现对触发杆的释放，进而对活塞解除限位。孔的大小可容纳触发杆，孔的形状与触发杆向对应，可以为圆孔、弧形孔、方孔等。触发杆的截面形状也可以为圆形、弧形或者方形等。 [0017] 作为一种优选的技术方案，所述触发定位板11设有凸起16，所述触发杆10顶端设置有凹槽17，所述凸起16可伸入所述凹槽17内部。 [0018] 在触发定位板上设置有凸起，在触发杆的顶端设置凹槽，凸起可以深入凹槽内部，在非触发状态下，凸起与触发杆顶端无凹槽的位置接触。在传递杆带动触发定位板移动后，触发定位板相对触发杆移动，触发定位板上的凸起会伸入触发杆的凹槽内，随着凸起不断伸入，触发杆被释放，触发杆解除对活塞的限位。凹槽可容纳凸起，凸起的形状与凹槽相对应，凸起截面可为圆形、弧形或者方形等。 [0020] 触发杆对活塞进行限位，在活塞与触发杆接触端，活塞设置倒角，活塞与触发杆之间在存在滑动。在触发杆无卡紧力的作用下，活塞可以推动触发杆沿着安装触发杆的导向槽移动，活塞的移动方向与触发杆的移动方向互相垂直，根据高压储气仓的压力不同，可以计算设计倒角的倾斜角度，在触发杆与活塞接触的一端也设置斜面或者弧面，实现在无外界阻力的作用下，高压储气仓的压力可以实现活塞推动触发杆移动。 [0021] 作为一种优选的技术方案，所述触发杆10一端与所述活塞5接触，所述触发杆10与所述活塞5接触端为弧面19或者斜面20。 [0022] 作为一种进一步优选的技术方案，所述触发杆10活动设置在所述高压储气仓6外壁的导向槽14内。所述触发杆10可沿所述导向槽14滑动。 [0023] 在高压储气仓6外壁焊接固定有导向槽，导向槽内安装触发杆，触发杆可以伸入导向槽内并插入高压储气仓外壁的内部，触发杆与活塞接触，实现对活塞限位。导向槽可以实现对触发杆的固定和移动导向，防止其由于其他方向的力造成卡死现象，保证触发杆的正常滑动。 [0025] 在触发杆一体焊接有弹簧限位板，并且在弹簧限位板21与所述高压储气仓6外壁之间设有弹簧9，弹簧的作用是在触发定位板相对触发杆移动时，实现触发杆相对于导向槽14快速移动，快速实现触发杆的释放，快速解除对活塞的限位。并且由于触发杆长期处于潮湿环境中容易与其他部件生锈，避免触发失效的作用。 [0026] 作为一种优选的技术方案，所述喷发储粉仓4与所述高压储气仓6的连接端为圆形、椭圆形或多边形，另一端为椭圆形或多边形；所述高压储气仓6的体积为1L‑100L，所述高压储气仓6内部气体为惰性气体和或空气；所述喷发储粉仓4的体积为1L‑500L。 [0027] 作为一种优选的技术方案，喷发储粉仓的开口端为椭圆形状，其中椭圆短轴与长轴的比值范围为1：100‑0.99，并且喷发储粉仓的开口端设置斜切面，斜切面偏向下方，受到巷道高度的影响，喷发储粉仓的开口端会对施工人员造成碰头伤害，因此将开口端设计为椭圆形状，缩小喷发储粉仓的高度，增大喷发储粉仓的宽度，在避免隔爆装置高度影响施工的情况下，还能增大喷发面积。 [0028] 作为一种优选的技术方案，所述触发机构其中一端设有冲击波接收部1，所述触发机构触发一个所述高压储气仓6开启或者所述触发机构同时触发对称分布的两个所述高压储气仓6开启。 [0029] 触发机构的一端设置冲击波接收板，通过接收一侧的冲击波，触发机构可以触发一个高压储气仓6，实现单向接收单向喷发。 [0030] 触发机构的一端设置冲击波接收板，通过接收一侧的冲击波，触发机构可以同时触发对称分布的两个所述高压储气仓6，实现单向接收双向喷发。 [0031] 作为一种优选的技术方案，所述触发机构两端均设有冲击波接收部1，所述触发机构触发一个所述高压储气仓6开启或者所述触发机构同时触发对称分布的两个所述高压储气仓6开启。 [0032] 触发机构的两端均设置冲击波接收板，通过接收任意一端或者两端的冲击波，触发机构就可以触发高压储气仓6，实现双向接收单向喷发。 [0033] 触发机构的两端均设置冲击波接收板，通过接收任意一端或者两端的冲击波，触发机构就可以同时触发对称分布的两个所述高压储气仓，实现双向接收双向喷发。 [0034] 本发明的一种基于外部触发的自动隔爆装置，通过触发机构外置，触发机构设置在喷发储粉仓和高压储气仓的外侧，不占用喷发储粉仓的空间，提高了喷发储粉仓的空间利用率，可容纳更大体积的灭火材料。同时触发机构设置在外侧，便于后期维护，提高维修效率，便于对隔爆装置的有效性进行检查。附图说明 [0035] 图1 为本发明实施例一结构示意图； [0036] 图2 为本发明A部放大图； [0037] 图3为本发明实施例二结构示意图； [0038] 图4为本发明实施例三结构示意图； [0039] 图5 为本发明实施例四结构示意图； [0040] 图6为本发明实施例五结构示意图； [0041] 图7为本发明实施例六结构示意图； [0042] 图8为本发明实施例七结构示意图； [0043] 图9为本发明喷发储粉仓B向结构放大示意图； [0044] 图10为本发明喷发储粉仓C向结构放大示意图； [0045] 其中，1冲击接收部、2调节吊挂、3传递杆、4喷发储粉仓、5活塞、6高压储气仓、7压力表、8充气阀、9弹簧、10触发杆、11触发定位板、12固定座、13密封罩、14导向槽、15孔、16凸起、17凹槽、18倒角、19弧面、20斜面、21弹簧限位杆。 具体实施方式[0046] 为了使本发明实现的技术手段、技术特征、发明目的与技术效果易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。 [0047] 实施例一： [0048] 如图1及图2所示，图1是本发明中基于外部触发的自动隔爆装置的双向接收双向触发的结构示意图。 [0049] 如图1所示，在固定座12上固定安装有喷发储粉仓4、向所述喷发储粉仓4喷气的高压储气仓6和触发所述高压储气仓6开启的触发机构，压储气仓6位于喷发储粉仓4外部并且与所述喷发储粉仓4固定连接。其中一个高压储气仓6和喷发储粉仓4组成一组防爆装置，另外一个高压储气仓6和喷发储粉仓4组成另外一个防爆装置，两组防爆装置朝向相反，而且均通过同一个触发机构实现触发。 [0050] 所述触发机构包括可相对触发杆10移动的传递杆3以及与传递杆3固定连接的触发定位板11。 [0051] 触发机构的固定架与固定座12焊接或者螺栓连接，实现稳定触发机构的作用，传递杆3的两端均安装冲击波接收部1，冲击波接收部1为接收板或者接收盘。传递杆3安装在滑套或者U形板内部，滑套或者U形板与触发机构的固定架焊接或者螺栓固定连接，传递杆3接收到冲击波冲击后，可以沿着滑套或者U形板相对滑动。 [0052] 如图2所示，在传递杆3上焊接或者螺栓连接有两个触发定位板11，在触发定位板11上设置有孔15，并且位于触发定位板11的下端与触发杆10紧密接触，此时触发杆10位于孔15的外部。触发杆10滑动安装在导向槽14内部，导向槽14与高压储气仓6焊接或者螺纹连接，触发杆10穿过高压储气仓6内壁与活塞5接触，在活塞5上设置倒角18，在触发杆10上设置有与倒角18对应的弧面19。通过一个传递杆3上设置两个触发定位板11，控制两个触发杆 10，来控制两个朝向的活塞5移动。 [0053] 在本实施例中，两个对称分布的活塞两端的直径不同，如图2所示，左侧活塞5的左端直径小于右端直径，在无触发杆10的限位作用下，活塞5会在高压储气仓6的高压气体压力下，左侧活塞5向右侧移动，右侧活塞则向左移动。 [0054] 如图1所示，当左侧或者右侧或者左侧和右侧均出现爆炸时，冲击波接收板接收爆炸产生的冲击波，冲击波产生的冲击力会带动传递杆3向左或者向右移动，传递杆3上的触发定位板11也会移动，触发定位板11相对触发杆10移动，随着触发定位板11移动，触发杆10会进入位于触发定位板11上的孔15内。当时触发杆10完全与孔15正对应时，触发杆10由于受到活塞5的挤压作用力，在触发杆10与活塞5倾斜接触面上会产生相对滑动，高压气体对活塞的压力压迫活塞5移动，此时触发杆10受到向上的力，触发杆沿着导向槽14向上移动进入到孔15内部，活塞5的限位解除，高压储气仓6的出气口开启，高压气体进入到喷发储粉仓4内部，然后冲击力冲破喷发储粉仓4的密封罩13，喷向巷道内部，形成灭火粉雾状区域，阻碍并扑灭爆炸火焰锋面，迅速使爆炸在巷道中停止传播。 [0055] 可应用于爆炸方向来源不确定的巷道，隔爆装置双向喷发，形成高效能雾状隔爆两个区域，隔爆介质逆向火焰传播方向喷发，阻止可燃物参与爆炸，起到双向隔爆效果，预防产生二次爆炸并发挥持续隔爆作用，有效可靠减少爆炸损失，降低人员伤亡。 [0056] 同时触发机构设置在高压储气仓6和喷发储粉仓4的外侧，避免了触发机构占用喷发储粉仓4的体积，增加了喷发储粉仓4内部灭火介质存储量，而且外置触发机构能够方便施工人员检查有效性，提高工作效率，降低维修成本。 [0057] 实施例二： [0058] 如图3所示，本实施例与实施例一的不同是： [0059] 设置一组高压储气仓6和喷发储粉仓4，触发机构的两端均设置冲击波接收板，实现双向接收单向喷发。图3中是向左侧喷发，也可以设置为向右侧喷发。 [0060] 实施例三： [0061] 如图4所示，本实施例与实施例一的不同是： [0062] 触发机构的一端设置有冲击波接收板，设置一组高压储气仓6和喷发储粉仓4，通过接收一侧的冲击波，实现单向接收单向喷发。图4中是左侧接收左侧喷发，也可以设置为左侧接收右侧喷发、右侧接收左侧喷发或者右侧接收右侧喷发。 [0063] 实施例四： [0064] 如图5所示，本实施例与实施例一的不同是： [0065] 触发机构的一端设置有冲击波接收板，通过一端冲击波冲击触发机构，实现单向接收双向喷发。图5中是左侧设置冲击波接收板，也可以是右侧设置冲击波接收板。 [0066] 实施例五： [0067] 如图6所示，本实施例与其他实施例的不同是： [0068] 所述触发定位板11设有凸起16，所述触发杆10顶端设置有凹槽17，所述凸起16可伸入所述凹槽17内部。 [0069] 在触发定位板11上设置有凸起16，在触发杆10的顶端设置凹槽17，凸起16可以深入凹槽17内部，在非触发状态下，凸起16与触发杆10顶端无凹槽17的位置接触。在传递杆3带动触发定位板11移动后，触发定位板11相对触发杆10移动，触发定位板11上的凸起16会伸入触发杆10的凹槽17内，随着凸起16不断伸入，触发杆10被释放，触发杆10解除对活塞5的限位。凹槽17可容纳凸起16，凸起16的形状与凹槽17相对应，凸起16截面可为圆形、弧形或者方形等。 [0070] 实施例六： [0071] 如图7所示，本实施例与其他实施例的不同是： [0072] 所述触发杆10一端与所述活塞5接触，所述触发杆10与所述活塞5接触端为斜面20。 [0073] 触发杆10的斜面20斜度与活塞5的倒角18的斜度相同，触发杆10与活塞5接触可为点接触、线接触或者面接触。 [0074] 实施例七： [0075] 如图8所示，本实施例与其他实施例的不同是： [0076] 所述触发杆10设有弹簧限位板21，在所述弹簧限位板21与所述高压储气仓6外壁之间设有弹簧9，所述弹簧9用于实现所述触发杆10顶紧所述触发机构的触发定位板11。 [0077] 在触发杆一体焊接有弹簧限位板，并且在弹簧限位板21与所述高压储气仓6外壁之间设有弹簧9，弹簧的作用是在触发定位板相对触发杆移动时，实现触发杆相对于导向槽14快速移动，快速实现触发杆的释放，快速解除对活塞的限位。并且由于触发杆长期处于潮湿环境中容易与其他部件生锈，避免触发失效的作用。 [0078] 实施例八： [0079] 如图1、图9和图10所示，图9是图1中喷发储粉仓4的B向放大图，图10是图1中喷发储粉仓4的C向放大图。如图10所示，喷发储粉仓4的开口端为椭圆形状，其中椭圆短轴与长轴的比值范围为1：100‑0.99。如图1所示，在喷发储粉仓4的右侧开口端设置斜切面，斜切面偏向下方。受到巷道高度的影响，喷发储粉仓4的开口端会对施工人员造成碰头伤害，因此将开口端设计为椭圆形状，缩小喷发储粉仓4的高度，增大喷发储粉仓4的宽度，在避免隔爆装置高度影响施工的情况下，还能增大喷发面积。 [0080] 综上所述仅为本发明较佳的实施例，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化及修饰，皆应属于本发明的技术范畴。 |
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