阅读说明：本技术 一种井下风力驱动绞车及其实现方法 (Underground wind driven winch and implementation method thereof ) 是由 张贵生 朱艳娜 王磊 胡浩 袁安营 张明 于 2019-10-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种井下风力驱动绞车及其实现方法,包括绞车主体,所述绞车主体上设置有通风管道、气动箱、传动箱、简易气缸、线盘和底座；所述通风管道左端连接有一号气量调节阀,所述气动箱内设置有扇叶、一号支柱、连杆和一号轴承；所述传动箱内设置有动力齿轮、传动齿轮、转动块、二号支柱和二号轴承；所述简易气缸上侧面的左、右两端分别开设有含轴进气口、无轴进气口,所述简易气缸内部设置有活塞。本发明的实际使用结果表明,设计结构简单、稳定性高,使用、维护方便,扇叶转动稳定、转速可粗调,简易气缸的伸缩力和速度可粗调,风速恒定时,线盘转动平稳、无打滑,简易气缸的保压效果较好,适合在井下推广使用。(The invention discloses an underground wind-driven winch and an implementation method thereof, wherein the underground wind-driven winch comprises a winch main body, wherein a ventilation pipeline, a pneumatic box, a transmission box, a simple cylinder, a wire coil and a base are arranged on the winch main body; the left end of the ventilation pipeline is connected with a first air quantity regulating valve, and a fan blade, a first support, a connecting rod and a first bearing are arranged in the pneumatic box; the transmission box is internally provided with a power gear, a transmission gear, a rotating block, a second support column and a second bearing; the left end and the right end of the upper side face of the simple cylinder are respectively provided with a shaft-containing air inlet and a shaftless air inlet, and a piston is arranged in the simple cylinder. The practical use results of the invention show that the invention has simple design structure, high stability, convenient use and maintenance, stable rotation of the fan blades, coarse adjustment of the rotating speed, coarse adjustment of the telescopic force and the speed of the simple cylinder, stable rotation of the wire coil without slipping when the wind speed is constant, and better pressure maintaining effect of the simple cylinder, and is suitable for being popularized and used underground.)

一种井下风力驱动绞车及其实现方法

技术领域

本发明涉及的风能与井下绞车相关技术领域，具体涉及一种井下风力驱动绞车及其实现方法。

背景技术

助力绞车是矿井生产中较为常见的机械，能够完成矿车、设备的托运等工作。绞车的广泛使用有效的降低的工人劳动强度，同时大大提高了工作效率。但在一些瓦斯矿井中对于设备的防爆要求较为严格，传统电力绞车在安装电缆及开关的过程中，容易产生电火花，引发安全事故，且传统电力驱动绞车功率较高，能源消耗较大，且费用较贵。

压缩空气作为矿井的主要动力源之一，一般在地面将空气进行压缩处理后，运送至井下，能够驱动风镐、凿岩机、锚杆机、喷浆机等多种煤矿常用机械设备，同时具有无电火花、无超负荷、无触电危险等诸多优点，且一般矿井内的风管都布置得较为完善，在井下获取十分便捷。

因此，本发明采用风力驱动扇叶原理、机械传动技术和气缸工作原理，配以纯机械结构设计，实现无电力、纯风力驱动绞车收放线的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种井下风力驱动绞车及其实现方法，以实现无电力、纯风力驱动绞车收放线的效果，充分利用井下风能资源。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种井下风力驱动绞车及其实现方法，包括绞车主体，所述绞车主体上设置有通风管道、气动箱、传动箱、简易气缸、线盘和底座；所述通风管道左端连接有一号气量调节阀，所述一号气量调节阀右端与气动箱左侧面相连通，所述气动箱固定安装在底座上，所述气动箱内设置有扇叶、一号支柱、连杆和一号轴承，所述扇叶均匀固定在连杆左端点上，所述连杆左下侧、靠近扇叶处转动连接有两只支撑轴承，所述两只支撑轴承的内轮皆固定安装在一号支柱上，所述一号支柱固定于底座上，所述连杆右侧通过一号轴承与气动箱右侧面转动相连；所述传动箱内设置有动力齿轮、传动齿轮、转动块、二号支柱和二号轴承，所述动力齿轮的中心轴固定安装在连杆右端点上，所述动力齿轮下侧与传动齿轮紧密相连，所述传动齿轮中心点通过传动轴与转动块固定相连，所述传动轴下侧连接有两只二号支柱，所述两只二号支柱固定于底座上，所述转动块的中间位置通过二号轴承与传动箱右侧面转动相连；所述转动块右端点可部分***线盘的内孔；所述简易气缸上侧面的左、右两端分别开设有含轴进气口、无轴进气口，所述含轴进气口上设置有二号气量调节阀，所述无轴进气口上设置有三号气量调节阀，所述二号气量调节阀和三号气量调节阀的输出端分别与通风管道的右端相连通，所述简易气缸固定于底座上，所述简易气缸内部设置有活塞，所述活塞左侧面的中心点上压铆连接有活塞杆，所述简易气缸左侧面上设置有端盖，所述活塞杆从端盖中穿过，所述活塞杆左侧端点处通过三号轴承与夹块转动相连，所述夹块可部分***线盘的内孔，所述简易气缸顶面左、右两端点处分别开设有含轴进气口、无轴进气口，所述含轴进气口、无轴进气口上分别设置有含轴盖和无轴盖。

优选的，所述一号气量调节阀左侧气流输出端正对着扇叶中心轴位置；所述扇叶共设置三根，且每根长度、面积、扭角和安装的锥角都相同。

优选的，所述一号气量调节阀、二号气量调节阀和三号气量调节阀皆采用手动式D371X-16DN400型蜗轮对夹式蝶阀。

优选的，所述气动箱顶面开设有可拆卸式通风窗；所述传动箱顶面开设有保养窗口。

优选的，所述两只支撑轴承叉开放置，且直径大于连杆的截面直径；所述两只二号支柱的结构设计皆与一号支柱相同，但尺寸较小。

优选的，所述传动齿轮直径大于动力齿轮直径。

优选的，所述转动块右端垂直设置有挡板，所述挡板表面上固定安装有硬质防滑橡胶垫，所述挡板上设置有可拆卸的拨杆；所述转动块右端点呈圆台型结构设计。

优选的，所述线盘的下方、底座上固定安装有防撞木板架。

优选的，所述活塞上安装有组合密封圈；所述端盖上设置有密封圈和防尘圈。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用风力驱动扇叶原理、机械传动技术和气缸工作原理，实现无电力、纯风力驱动绞车收放线的效果，设计结构简单、稳定性高，使用、维护方便，连杆牢固，扇叶转动稳定、转速可粗调，简易气缸的伸缩力和速度可粗调，风速恒定时，线盘转动平稳、无打滑，简易气缸的保压效果较好。

分项具体效果如下：

1、气动箱顶面开设有可拆卸式通风窗，既可以保证气流循环畅通，又能够拆卸清洗，也便于给一号轴承、两只支撑轴承等转动部件定时添加润滑油；此外，传动箱顶面开设有保养窗口，便于给动力齿轮、传动齿轮、两只二号支柱等转动部件定时添加润滑油。

2、气动箱右侧面壁设置的较厚，一号轴承的宽度较大，可以为连杆提供强有力的支撑，提高稳定性；此外，两只支撑轴承叉开放置，且直径大于连杆截面直径，可以有效起到支撑和防摆动作用，完全能够确保扇叶转动时的稳定性和牢固性，同时也可以提高一号轴承的使用寿命；一号轴承内轮与连杆固定在一起，外轮与气动箱右侧面固定在一起，可以保证连杆的正常转动。

3、传动箱右侧面壁设置的较厚，二号轴承的宽度较大，可以为转动块提供强有力的支撑，提高稳定性；此外，两只二号支柱的结构设计皆与一号支柱相同，仅仅尺寸较小，具有较高的支撑作用和防摆动效果，完全能够确保传动轴的转动稳定性和牢固性，使得动力齿轮和传动齿轮之间始终紧密咬合在一起，同时可以提高二号轴承的使用寿命；二号轴承内轮与转动块固定在一起，外轮与传动箱右侧面固定在一起，可以保证转动块的正常转动。

4、挡板表面上固定安装有硬质防滑橡胶垫，挡板上设置有可拆卸的拨杆，这是因为有些线盘是木质盘或侧面平整的铁质盘，这时无需使用拨杆，硬质防滑橡胶垫即可保证线盘转动时无打滑现象。

5、传动齿轮直径大于动力齿轮直径，起到传动作用和减速效果，为了提高保护范围，特此不设置具体减速比。

6、活塞在简易气缸内做往复运动，简易气缸内表面的表面粗糙度达到Ra0.8um，以减少摩擦系数；此外，简易气缸采用高强度铝合金材质制作而成，活塞上安装有组合密封圈，可实现双向密封效果；此外，在端盖上设置密封圈和防尘圈，可以保证活塞杆的正常伸缩运动，且不会产生漏气现象。

7、一号气量调节阀左侧气流输出端正对着扇叶中心轴位置，扇叶共设置三根，且每根长度、面积、扭角和安装的锥角都相同，这样可以保证气流进入气动箱内往四周散开的同时，为三根扇叶提供较为均衡的风力；此外，风力作用下，扇叶转动原理是：扇叶横截面形状为空气动力翼型，风流正面吹过时会产生升力和阻力，升力和阻力的合力在扇叶旋转平面上的分力驱动扇叶持续旋转。

本发明的实际使用结果表明，设计结构简单、稳定性高，使用、维护方便，连杆牢固，扇叶转动稳定、转速可粗调，简易气缸的伸缩力和速度可粗调，风速恒定时，线盘转动平稳、无打滑，简易气缸的保压效果较好，适合在井下推广使用。

附图说明

图1为本发明一种井下风力驱动绞车及其实现方法的结构简图；

图2为本发明一号支柱、二号支柱的结构简图；

图3为本发明简易气缸的结构简图；

图中：1-绞车主体；2-通风管道；3-气动箱；301-防撞木板架；4-传动箱；5-简易气缸；501-活塞；502-活塞杆；503-夹块；504-三号轴承；505-含轴进气口；506-无轴进气口；507-端盖；508-含轴盖；509-无轴盖；6-一号气量调节阀；601-二号气量调节阀；602-三号气量调节阀；7-扇叶；8-可拆卸式通风窗；9-一号支柱；901-支撑轴承；10-连杆；11-动力齿轮；12-传动齿轮；13-转动块；14-二号支柱；15-线盘；16-底座；17-一号轴承；18-二号轴承；19-保养窗口；20-挡板；21-拨杆。

具体实施方式

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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种井下风力驱动绞车及其实现方法，包括绞车主体1，所述绞车主体1上设置有通风管道2、气动箱3、传动箱4、简易气缸5、线盘15和底座16；所述通风管道2左端连接有一号气量调节阀6，所述一号气量调节阀6右端与气动箱3左侧面相连通，所述气动箱3固定安装在底座16上，所述气动箱3内设置有扇叶7、一号支柱9、连杆10和一号轴承17，所述扇叶7均匀固定在连杆10左端点上，所述连杆10左下侧、靠近扇叶7处转动连接有两只支撑轴承901，所述两只支撑轴承901的内轮皆固定安装在一号支柱9上，所述一号支柱9固定于底座16上，所述连杆10右侧通过一号轴承17与气动箱3右侧面转动相连；所述传动箱4内设置有动力齿轮11、传动齿轮12、转动块13、二号支柱14和二号轴承18，所述动力齿轮11的中心轴固定安装在连杆10右端点上，所述动力齿轮11下侧与传动齿轮12紧密相连，所述传动齿轮12中心点通过传动轴与转动块13固定相连，所述传动轴下侧连接有两只二号支柱14，所述两只二号支柱14固定于底座16上，所述转动块13的中间位置通过二号轴承18与传动箱4右侧面转动相连；所述转动块13右端点可部分***线盘15的内孔；所述简易气缸5上侧面的左、右两端分别开设有含轴进气口505、无轴进气口506，所述含轴进气口505上设置有二号气量调节阀601，所述无轴进气口506上设置有三号气量调节阀602，所述二号气量调节阀601和三号气量调节阀602的输出端分别与通风管道2的右端相连通，所述简易气缸5固定于底座16上，所述简易气缸5内部设置有活塞501，所述活塞501左侧面的中心点上压铆连接有活塞杆502，所述简易气缸5左侧面上设置有端盖507，所述活塞杆502从端盖507中穿过，所述活塞杆502左侧端点处通过三号轴承504与夹块503转动相连，所述夹块503可部分***线盘15的内孔，所述简易气缸5顶面左、右两端点处分别开设有含轴进气口、无轴进气口，所述含轴进气口、无轴进气口上分别设置有含轴盖508和无轴盖509。

其中，所述一号气量调节阀6左侧气流输出端正对着扇叶7中心轴位置；所述扇叶7共设置三根，且每根长度、面积、扭角和安装的锥角都相同。

其中，所述一号气量调节阀6、二号气量调节阀601和三号气量调节阀602皆采用手动式D371X-16DN400型蜗轮对夹式蝶阀。

其中，所述气动箱3顶面开设有可拆卸式通风窗8；所述传动箱4顶面开设有保养窗口19。

其中，所述两只支撑轴承901叉开放置，且直径大于连杆10的截面直径；所述两只二号支柱14的结构设计皆与一号支柱9相同，但尺寸较小。

其中，所述传动齿轮12直径大于动力齿轮11直径。

其中，所述转动块13右端垂直设置有挡板20，所述挡板20表面上固定安装有硬质防滑橡胶垫，所述挡板20上设置有可拆卸的拨杆21；所述转动块13右端点呈圆台型结构设计。

其中，所述线盘15的下方、底座16上固定安装有防撞木板架301。

其中，所述活塞501上安装有组合密封圈；所述端盖507上设置有密封圈和防尘圈。

工作原理：安装时，要保证：三根扇叶的长度、面积、扭角和安装的锥角都相同；一号支柱9的高度正好使一号轴承17不受侧向力；两只二号支柱14的高度正好使转动块13不受侧向力；动力齿轮11和传动齿轮12之间始终紧密咬合在一起；转动块13中心轴和简易气缸5的中心轴位于同一水平线上。

扇叶转动原理是：扇叶横截面形状为空气动力翼型，风流正面吹过时会产生升力和阻力，升力和阻力的合力在扇叶旋转平面上的分力驱动扇叶持续旋转。

使用时，首先，手动关闭一号气量调节阀6，使转动块13处于无动力驱动状态；然后，根据线盘15侧面平整程度，选择是否使用拨杆21；再将线盘15正确安装，进行放线，由于风力方向始终相同，扇叶7转动方向也始终一致，使得转动块13始终往同一个方向转动，若想要收线，可将线盘15反向放置；待线盘15安装好后，将通风管道2接入压缩气体主管道上，手动缓慢打开一号气量调节阀6，吹动扇叶7缓慢启动，经传动齿轮12减速后，线盘15缓慢启动，直至达到要求速度为止，保持一号气量调节阀6的开关程度即可保持较为稳定的收放线速度。在井下，由于压缩气量较为充足，无需考虑气压分量之间的相互影响。为了降低转动摩擦，需要定期给各转动部位添加润滑油。

安装线盘15包括装盘、卸盘两个动作。装盘步骤为：先将线盘15一侧内孔套入转动块13的右端点上，扶稳线盘15；然后，手动关闭二号气量调节阀601，打开含轴盖508，紧闭无轴盖509，手动缓慢打开三号气量调节阀602，逐渐增加进气量，活塞杆502缓慢向外伸出，直至夹块503部分进入线盘15另一侧内孔并将其夹紧为止，此时三号气量调节阀602的开关程度正好，须保持不动，起保压作用，使得线盘15始终处于夹紧状态。卸盘步骤为：关闭一号气量调节阀6，惯性作用使得线盘15会持续旋转，此时可给线盘15采取外力作用缓慢减速，直至停止，手扶线盘15，关闭三号气量调节阀602，打开无轴盖509，同时紧闭含轴盖508，手动缓慢打开二号气量调节阀601，夹块503缓缓退出线盘15，最后将线盘15取出即可。若长期不使用，可将通风管道2从压缩气体主管道上卸下。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。