一种用于矿井辅助运输车辆的气压安全型储水装置
阅读说明：本技术 一种用于矿井辅助运输车辆的气压安全型储水装置 (Air pressure safety type water storage device for mine auxiliary transport vehicle ) 是由 刘继全 阎志伟 张福祥 张磊 薛亚峰 邢晨 陈明程 马育华 贾二虎 张萌 张捐鹏 于 2021-06-15 设计创作，主要内容包括：本发明属于井下机具用喷淋设备的储水装置领域,具体涉及一种用于矿井辅助运输车辆的气压安全型储水装置；为解决现有井下辅助车辆辅助储水装置补水困难、安全保护缺失等问题。具体包括储水箱体、进气气路、排水水路,储水箱体上设置有水位感应元件,水位感应元件与进气气路中的进气阀连接,排水水路中包括水路通断阀组,进气气路中包括与用水设备的控制气路连接的第一支路、与水路通断阀组连接的第二支路,进气阀包括一个进口和两个出口,其中一个出口连通大气、另一个出口连接进气气路。本装置结构简单紧凑,对于低矮、窄小布置空间受限的胶轮车尤为适用；采用气压补水的方式,补水能力强,无电气设备,使用井下辅助车辆本身车载气源,安全可控。(The invention belongs to the field of water storage devices of spraying equipment for underground machines and tools, and particularly relates to an air pressure safety type water storage device for a mine auxiliary transport vehicle; the auxiliary water storage device aims at solving the problems that the water is difficult to be supplemented by the conventional auxiliary water storage device of the underground auxiliary vehicle, the safety protection is lost and the like. The water storage tank is provided with a water level sensing element, the water level sensing element is connected with an air inlet valve in the air inlet path, the water outlet path comprises a water path on-off valve group, the air inlet path comprises a first branch connected with a control air path of water using equipment and a second branch connected with the water path on-off valve group, the air inlet valve comprises an inlet and two outlets, and one of the outlets is communicated with the atmosphere and the other outlet is connected with the air inlet path. The device has simple and compact structure, and is particularly suitable for rubber-tyred vehicles with limited low and narrow arrangement spaces; the pneumatic water replenishing mode is adopted, the water replenishing capacity is high, no electric equipment is used, and the vehicle-mounted air source of the underground auxiliary vehicle is used and is safe and controllable.)
技术领域
本发明属于矿山、井下机具用喷淋设备的储水装置领域，具体涉及一种用于矿井辅助运输车辆的气压安全型储水装置。
背景技术
以防爆柴油机作为动力源的井下辅助车辆作为一种辅助设备，已经广泛运用在各大煤矿生产中。动力强劲、性能可靠、基础元部件丰富、利于开发等是防爆柴油机作为动力源的优势，但其排气中含有大量未燃烧完全的碳烟颗粒，且排气温度高容易引发安全事故，其工作粗暴噪声大，严重影响操作工人的听力健康问题，是其主要劣势，严重阻碍井下辅助车辆的推广引用。目前针对碳烟及排温高的处理方法主要采用湿式尾气处理装置。
井下辅助车辆种类繁多，不同功能的井下辅助车辆配备的辅助系统存在着差异。混凝土搅拌运输车是以运输混凝土为目的开发的特种井下辅助车辆，在其进料口与卸料口都会残留水泥，石料微颗粒等，这些残留物必须清理，不清理严重影响进、卸料口的密封性能。目前清理残留物的主要措施是采用高压水枪冲洗。
不论是湿式尾气处理装置处理防爆柴油机尾气还是采用高压水枪清理混凝土进卸料口残留物，都必须要充足且可控的水源，因此对于移动井下辅助车辆配备可靠适用的储水装置显得尤为必要。
目前矿井辅助车辆通常采用钢板焊制的水箱来存储水——容易锈蚀，水箱补水形式采用重力自流的原理——补水能力差，在的颠簸路面或者坡度路面容易出现补水不及时现象，不具有安全保护功能，是导致发生安全事故的潜在诱因之一。
目前国内矿井辅助车辆均没有配备气压安全型储水装置。
发明内容
本发明为解决现有井下辅助车辆辅助储水装置补水困难、压力不足、安全保护缺失等问题，提供了一种具有压力切断缺水停机保护、自动补水等功能的安全型储水装置，实现井下辅助车辆正常运行的同时提供安全保护。
本发明提供了如下技术方案：一种用于矿井辅助运输车辆的气压安全型储水装置，包括储水箱体、进气气路、排水水路，储水箱体上具有进水口、进气口、排水口，进气口与进气气路连接，排水口与排水水路连接；所述储水箱体上设置有水位感应元件，水位感应元件与进气气路中的进气阀连接，排水水路中包括水路通断阀组，进气气路中包括与用水设备的控制气路连接的第一支路、与水路通断阀组连接的第二支路，进气阀包括一个进口和两个出口，其中一个出口连通大气、另一个出口连接进气气路，进气阀包括进口至进气气路的通路和两个出口之间的通路；水位感应元件受储水箱体内的液位变化，继而控制进气阀切换通路；进气阀的进口与进气气路接通，排水水路启动、同时用水设备启动；进气阀的两个出口接通，排水水路关闭、同时用水设备的控制气路泄压。
进一步地，所述水位感应元件是水位感应阀，进气阀是手动换向阀，水位感应阀包括阀体、感应阀芯，阀体的内腔形成一段滑筒，感应阀芯设置在滑筒内，感应阀芯封堵滑筒的截面、与滑筒内壁滑动连接，阀体上在感应阀芯的行程前后设有限位，滑筒的一端口与储水箱体的箱内连通，感应阀芯与进气阀的控制阀芯联接，感应阀芯受储水箱体内的液位变化，继而调节控制阀芯切换通路。
进一步地，所述感应阀芯与滑筒的内壁之间设置有密封圈，水位感应阀的阀体与储水箱体的接口处设置有密封圈。
进一步地，所述储水箱体内设置有引水管，引水管的一端位于储水箱体内的液面下、另一端沿储水箱体高度方向爬升后连接排水口。
进一步地，所述储水箱体的侧壁设置有清洗口，清洗口上安装有可拆卸的清洗口盖，储水箱体的底面设置有排空口，排空口上设置有排水堵。
进一步地，所述储水箱体上设置有液位计，该液位计是在储水箱体的箱壁上设置的透明观察窗口。
进一步地，所述进气气路中包括有气压调压阀组。
进一步地，所述储水箱体是不锈钢板组合成型。
与现有技术相比，本发明的优势在于：
本发明提供的一种用于矿井辅助运输车辆的气压安全型储水装置，采用流体控制技术，首先通过水泵或其他机构将水储在储水箱体中，通过气压对水加压以及进气气路中的各阀组之间的相互配合控制，使高压水流经排水水路流向尾气处理装置或者车辆清洗装置，为后续装置提供可调压高压水源，实现井下辅助车辆动力源的降温除尘、车体机构等的清洗清理功能。
本发明采用自动控制技术，通过水位感应阀，监测储水箱体内水位变化，并实时反馈到进气阀上，进气阀控制气流流向断油机构、阻风门机构，以切断供油和进气，实现防爆柴油机出现异常状态时自动停机保护；由于水路通断阀组的存在，只有气路中存在控制气源，即车辆准备启动或正在运行时，水路通断阀组才打开，水流才能为后续的工作装置提供水源，实现自动开关补水的功能，防止车辆停放不使用时仍然补水的情况发生，造成后续装置损坏现象；采用气压调压阀组调控加压压力，实现水流量大小的可调，实现按要求调节。
本装置结构简单紧凑，便于布置，对于低矮、窄小布置空间受限的胶轮车尤为适用。
本装置采用气压补水的方式，补水能力强，补水流量按需可调，而且使用井下辅助车辆本身车载气源，不存在外加附属设备。
本装置采用感应水位作为保护系统的信号源，简单可靠，便于采集。
本装置实现装置有水时，井下辅助车辆正常启动，缺水时停机保护的功能。
本装置通用性好，性价比高，所用元部件可以与整机实现共享，在现行运行的胶轮车中不必做大的改动即可使用。
附图说明
图1为储水箱体的正视图。
图2为储水箱体的侧视图。
图3为图1中A处的局部放大示意图。
图中：1-储水箱体；2-进气气路；3-排水水路；4-进气阀；4.1-进口；4.2-出口；4.3-控制阀芯；5-水路通断阀组；6-水位感应阀；6.1-阀体；6.2-感应阀芯；6.3-滑筒；7-引水管；8-清洗口；9-排空口；10-液位计；11-气压调压阀组；12-进水口；13-进气口；14-排水口；15-断油缸/风门阻断缸；16-尾气处理装置；17-清洗装置。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。各图所示内容仅用于理解发明的技术内容，而不代表产品的实际比例和真实形状，其中相同的标号表示结构相同或功能相同但结构相似的部分。
在本文中，“平行”、“垂直”等并非严格的数学和/或几何学意义上的限制，它也可以包含本领域技术人员可以理解的且制造或使用该产品时允许的误差。另外，“垂直”不仅包括在空间中两物体直接相接的互相垂直，还包括在空间中两物体不相接时的互相垂直。
一种用于矿井辅助运输车辆的气压安全型储水装置，包括储水箱体1、进气气路2、排水水路3，储水箱体1是不锈钢板焊接成型，其功能是用于水的存储，容积满足井下辅助车辆日常运行的需要，储水箱体1上具有进水口12、进气口13、排水口14，进气口与进气气路2连接，排水口与排水水路3连接，排水口14处安装有调向接头，进水口12上安装有加水盖，进气口13上安装有加压气路接头；进水口12、进气口13、排水口14处均配套有密封垫圈。
进气气路2的功能是用于对储水箱体1中的水加压、流向控制以及信号的输入与输出，当储水箱体1中水量源消耗到设定液位下时使井下辅助车辆能够自动停机。储水箱体1上设置有水位感应元件，水位感应元件与进气气路中的进气阀4连接，排水水路3中包括水路通断阀组5，进气气路2中包括与用水设备的控制气路连接的第一支路2.1、与水路通断阀组5连接的第二支路2.2，进气阀4包括一个进口4.1和两个出口4.2，即气口2为进口，气口3和气口1为出口，其中一个出口连通大气（如图3所示气口3）、另一个出口连接进气气路2（如图3所示气口1），进气阀4包括进口至进气气路2的通路和两个出口之间的通路。水位感应元件受储水箱体1内的液位变化，继而控制进气阀4切换通路；进气阀4的进口与进气气路2接通，排水水路3启动、同时用水设备启动；进气阀4的两个出口接通，排水水路3关闭、同时用水设备的控制气路泄压。在前述的技术方案中，水位感应元件可使用现有的电子式水位感应器，进气阀4可选用现有的电磁阀，水位感应器和电磁阀通过控制电路电性连接。
在井下作业中，应尽量避免带电设备使用，电火花容易引发安全事故，如引起瓦斯爆炸。所以，在本发明的优选方案中，水位感应元件是水位感应阀6，进气阀4是手动换向阀，水位感应阀6包括阀体6.1、感应阀芯6.2，阀体6.1的内腔形成一段滑筒6.3，感应阀芯6.2设置在滑筒6.3内，感应阀芯6.2封堵滑筒6.3的截面、与滑筒内壁滑动连接，阀体6.1上在感应阀芯6.2的行程前后设有限位，滑筒6.3的一端口与储水箱体1的箱内连通，感应阀芯6.2的尾部与进气阀4的控制阀芯4.3的头部抵接，感应阀芯6.2受储水箱体1内的液位变化，继而调节控制阀芯4.3切换通路。当储水箱体1中水高于预设最低液位时，液压推动感应阀芯6.2在滑筒6.3内向右移动，继而推动控制阀芯4.3，实现进气阀4切换通路。
感应阀芯6.2与滑筒6.3的内壁之间设置有密封圈，避免液体渗入水位感应阀6内，水位感应阀的阀体6.1与储水箱体1的接口处设置有密封圈，避免液体渗入到巷道中。
为了使储水装置出水时流速均衡，排水口14设置在储水箱体1的顶部，储水箱体1内设置有引水管7，引水管7的一端位于储水箱体1内的液面下、另一端沿储水箱体高度方向爬升后连接排水口14。
储水箱体1的侧壁设置有清洗口8，清洗口上安装有可拆卸的清洗口盖，储水箱体1的底面设置有排空口9，排空口上设置有排水堵。
储水箱体1上设置有液位计10，该液位计10是在储水箱体的箱壁上设置的透明观察窗口。
进气气路2中包括有气压调压阀组11。
具体的，储水箱体1采用氩弧连续焊接工艺，由内而外的顺序将储水箱体1焊接完成，焊接完成后做水压试验，水压0.8MPa，不得出现渗漏，变形的现象。储水箱体1装配完成使用前应做试验检测，检测项目包括螺栓连接是否可靠，接头、密封是否出现渗漏，通过试验检测的储水箱体1方可投入井下辅助车辆配套使用。
本发明的一种用于矿井辅助运输车辆的气压安全型储水装置包括以下三种工作状态；
工作过程1（储水前保护状态）：
储水箱体1中没有水，水位感应阀6感应不到水位，进气阀4的控制阀芯4.3在阀体内弹簧作用下复位，同时控制阀芯4.3将感应阀芯6.2推出。进气阀4的控制气口处于初始状态——初始状态气口1与气口3相通，气口2封死，此时即使操作人员出现误操作，控制气源无法通过进气阀4进入进气气路内，防爆柴油机的断油缸与风门阻断缸处于断油、断气状态，同时断油缸与风门阻断缸内的气源从进气阀4的气口3排出到外界，断油缸与风门阻断缸复位，井下辅助车辆无法启动，防止高温燃气没有经过降温处理而引爆巷道瓦斯气体，起到了安全自动保护功能。
工作过程2（正常工作状态）：
加水过程：（1）加入储水箱体1中的水必须经过过滤处理，去除杂质颗粒等。（2）清洁后的水经过进水口12加入储水箱体1中，直到储水箱体1充满为止，然后盖紧加水盖。加水期间应断开进气阀4上的气源输入（正常加水期间进气阀4的气口2应该设置为开路状态），否则会出现加水缓慢，水流反扑现象。
启动及运行过程：（1）操作人员正确操作，有控制气源进入进气阀的气口2内；（2）储水箱体1中水的液面高度超过最低水位线，如图3所示；（3）当水位超过最低水位线时候，感应阀芯6.2推动控制阀芯4.3向右移动，此时进气阀4的气口换向，气口2与气口1相通，控制气按图1黑色箭头方向分别流向水路通断阀组5、进气口13、爆柴油机的断油缸与风门阻断缸。在控制气压的作用下，水路通断阀组5被打开，储水箱体1中的水得到加压，水流通过水路通断阀组5迅速流向尾气处理装置等用水设备，水流速与加压压力正相关，受到气压调压阀组11的调压控制；断油缸与风门阻断缸在控制气压作用下，柴油油路以及进气气路被打开，防爆柴油机允许安全启动。
工作过程3（运行保护状态）：
（1）储水箱体1中的水随着整机设备的运行不断消耗，当液面水位低于最低水位线时，液压不足以是感应阀芯6.2推动控制阀芯4.3，进气阀4的控制阀芯4.3在阀体内弹簧作用下复位，同时控制阀芯4.3将感应阀芯6.2向左推出，进气阀4的控制气口恢复到初始状态——初始状态气口1与气口3相通，气口2封死，位于进气阀4后面管路中的控制气体由气口3排出，实现压力切断并泄压。由于控制气压消失，水路通断阀组5、断油缸与风门阻断缸均复位，切断供水、供油、供气，防爆柴油机停机，实现运行安全保护功能。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
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