CN103982477B - 采用乳化液动力作为井下设备原动力的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明采用乳化液动力作为井下设备原动力的系统，属于矿井采掘技术领域；所要解决的技术问题是提供了一种使用安全、方便、高效的采用乳化液动力作为井下设备原动力的系统；解决该技术问题采用的技术方案为：采用乳化液动力作为井下设备原动力的系统，乳化液泵站在井下防爆隔离设置，井下设备均为液力传动设备，乳化液泵站上设置有输出高压主管和回液主管，输出高压主管和回液主管用于循环乳化液泵站内的乳化液；多个井下设备的进液口均通过进液支管与输出高压主管连通，多个井下设备的出液口均通过回液支管与回液主管连通；本发明可广泛应用于井下动力传输。
Description
技术领域
本发明采用乳化液动力作为井下设备原动力的系统，属于矿井采掘技术领域。
背景技术
目前，矿井下除液压支架外各种采掘、运输等设备的动力源，主要为电力和内燃机，但这些动力源的共同缺点是，在井下存在易燃易爆气体狭小空间内，易引起爆炸、燃烧等事故，虽然目前井下设备都进行了防爆、隔爆设计，达到了较高的安全等级，但这些动力源具有的高温、高电压、运行中有电火花产生等基本特点没有改变，虽然在资金、技术等各方面都有较大投入，但安全隐患依然存在。
发明内容
本发明克服了现有技术存在的不足，提供了一种使用安全、方便、高效的采用乳化液动力作为井下设备原动力的系统。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：采用乳化液动力作为井下设备原动力的系统，包括乳化液泵站和多个井下设备，所述乳化液泵站在井下防爆隔离设置，所述井下设备均为液力传动设备，所述乳化液泵站上设置有输出高压主管和回液主管，所述输出高压主管和回液主管用于循环乳化液泵站内的乳化液；多个所述井下设备的进液口均通过进液支管与输出高压主管连通，多个所述井下设备的出液口均通过回液支管与回液主管连通；
所述乳化液泵站内的高压乳化液经输出高压主管和进液支管进入井下设备中，驱动井下设备动作，所述井下设备中的低压乳化液经回液支管和回液主管进入乳化液泵站；
所述井下设备为能完成直线运动的机构，或为能通过机构转换将直线运动转换成回转运动的机构，或为能将乳化液动力转换成油介质动力的机构。
所述井下设备为用配流滑阀实现自动化换向机构，所述用配流滑阀实现自动化换向机构的结构为：包括A缸、B缸、换向阀A、换向阀B、曲柄连杆机构A和曲柄连杆机构B，所述A缸和B缸的结构相同，所述换向阀A和换向阀B均为机械式换向阀，所述机械式换向阀阀体的一端设置有换向拨杆，另一端设置有复位弹簧，所述换向阀A和换向阀B的结构相同，曲柄连杆机构A和曲柄连杆机构B的结构相同；
A缸的结构为：包括缸体和活塞杆，以及由缸体和活塞杆共同形成的两个腔室，所述两个腔室中有活塞杆的腔室为Ⅰ腔，另外一个腔室为Ⅱ腔；
所述A缸的活塞杆与曲柄连杆机构A的连杆连接，将A缸活塞杆的直线往复运动转化成曲柄连杆机构A曲柄的圆周运动，所述曲柄连杆机构A曲柄的端部设置有第一凸轮，所述第一凸轮的外缘与设置在A缸上方的换向阀A的换向拨杆相接触，所述第一凸轮旋转一周换向阀A换向两次，A缸的活塞完成一个往复行程，通过所述第一凸轮的不停旋转带动换向阀A实现自动换向；
所述B缸的活塞杆与曲柄连杆机构B的连杆连接，将B缸活塞杆的直线往复运动转化成曲柄连杆机构B曲柄的圆周运动，所述曲柄连杆机构B曲柄的端部设置有第二凸轮，所述第二凸轮的外缘与设置在B缸上方的换向阀B的换向拨杆相接触，所述第二凸轮旋转一周换向阀B换向两次，B缸的活塞完成一个往复行程，通过所述第二凸轮的不停旋转带动换向阀B实现自动换向；
所述换向阀A的工作油口A口和B口通过乳化液管路分别和B缸的Ⅰ腔和Ⅱ腔相连通，所述换向阀B的工作油口A口和B口通过乳化液管路分别和A缸的Ⅰ腔和Ⅱ腔相连通。
所述换向阀A和换向阀B均为二位四通阀。
所述第一凸轮和第二凸轮的结构相同。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果。
1、本发明采用乳化液动力作为井下设备原动力包括：a、直接用乳化液动力完成直线运动功能；b、用机械机构转换成回转运动功能；c、用双液介质转换装置把乳化液动力转换成油介质动力，利用油马达执行回转运动。乳化液动力源为现有的井下乳化液泵站，通过液压管，将高压乳化液送入工作地点；间隔一定距离设有输出端口，除了给液压支柱提供动力，还包括乳化液驱动行走装置底盘、乳化液动力吊车、乳化液动力支架安装就位机、乳化液与液压油动力转化装置等设备，并可衍生出很多井下设备。
2、本发明采用乳化液动力作为井下设备的原动力的优势在于，由于井下乳化液设备运行中无高温、高电压、电火花产生，只需将乳化液泵站进行有效隔离，就可从源头上消除了安全隐患。同时，本系统连接方便，能量转化效率和原有动力系统相比无明显降低，只需对原有乳化液系统增加应用设备的功率即可使用，应用范围非常广泛。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中井下设备为用配流滑阀实现自动化换向机构的结构示意图。
图3为本发明中井下设备为六腔双介质压力转换机构的结构示意图。
图中，1为乳化液泵站、2为井下设备、3为输出高压主管、4为回液主管、5为进液支管、6为回液支管、7为第一凸轮、8为第一凸轮，11为第一液压油缸，12为第二液压油缸，13为第三液压油缸，14为活塞杆，15为乳化液三位四通换向阀，16为液压分配器。
具体实施方式
如图1、图2、图3所示，本发明采用乳化液动力作为井下设备原动力的系统，包括乳化液泵站1和多个井下设备2，所述乳化液泵站1在井下防爆隔离设置，所述井下设备2均为液力传动设备，所述乳化液泵站1上设置有输出高压主管3和回液主管4，所述输出高压主管3和回液主管4用于循环乳化液泵站1内的乳化液；多个所述井下设备2的进液口均通过进液支管5与输出高压主管3连通，多个所述井下设备2的出液口均通过回液支管6与回液主管4连通；
所述乳化液泵站1内的高压乳化液经输出高压主管3和进液支管5进入井下设备2中，驱动井下设备2动作，所述井下设备2中的低压乳化液经回液支管6和回液主管4进入乳化液泵站；
所述井下设备2为能完成直线运动的机构，或为能通过机构转换将直线运动转换成回转运动的机构，或为能将乳化液动力转换成油介质动力的机构。
所述井下设备2为用配流滑阀实现自动化换向机构，所述用配流滑阀实现自动化换向机构的结构为：包括A缸、B缸、换向阀A、换向阀B、曲柄连杆机构A和曲柄连杆机构B，所述A缸和B缸的结构相同，所述换向阀A和换向阀B均为机械式换向阀，所述机械式换向阀阀体的一端设置有换向拨杆，另一端设置有复位弹簧，所述换向阀A和换向阀B的结构相同，曲柄连杆机构A和曲柄连杆机构B的结构相同；
A缸的结构为：包括缸体和活塞杆，以及由缸体和活塞杆共同形成的两个腔室，所述两个腔室中有活塞杆的腔室为Ⅰ腔，另外一个腔室为Ⅱ腔；
所述A缸的活塞杆与曲柄连杆机构A的连杆连接，将A缸活塞杆的直线往复运动转化成曲柄连杆机构A曲柄的圆周运动，所述曲柄连杆机构A曲柄的端部设置有第一凸轮7，所述第一凸轮7的外缘与设置在A缸上方的换向阀A的换向拨杆相接触，所述第一凸轮7旋转一周换向阀A换向两次，A缸的活塞完成一个往复行程，通过所述第一凸轮7的不停旋转带动换向阀A实现自动换向；
所述B缸的活塞杆与曲柄连杆机构B的连杆连接，将B缸活塞杆的直线往复运动转化成曲柄连杆机构B曲柄的圆周运动，所述曲柄连杆机构B曲柄的端部设置有第二凸轮8，所述第二凸轮8的外缘与设置在B缸上方的换向阀B的换向拨杆相接触，所述第二凸轮8旋转一周换向阀B换向两次，B缸的活塞完成一个往复行程，通过所述第二凸轮8的不停旋转带动换向阀B实现自动换向；
所述换向阀A的工作油口A口和B口通过乳化液管路分别和B缸的Ⅰ腔和Ⅱ腔相连通，所述换向阀B的工作油口A口和B口通过乳化液管路分别和A缸的Ⅰ腔和Ⅱ腔相连通。
所述换向阀A和换向阀B均为二位四通阀。
所述第一凸轮7和第二凸轮8的结构相同。
本发明的井下设备2也可以为六腔双介质压力转换机构，该机构将乳化液动力转换成油介质动力，该机构包括第一液压油缸11、第二液压油缸12和第三液压油缸13，所述三个油缸的活塞均通过一根活塞杆14连接在一起，达到联动的目的；
第一液压油缸11的两个腔体分别为Ⅲ腔和Ⅳ腔，所述Ⅲ腔和Ⅳ腔通过油路管道分别与乳化液三位四通换向阀15的工作油口B和工作油口A相连通，所述乳化液三位四通换向阀15的进油口与出油口通过油路管道和乳化液泵站相连通；
第二液压油缸12的两个腔体分别为Ⅰ腔和Ⅱ腔，所述Ⅰ腔上设置有进油口E和出油口C，所述Ⅰ腔上的进油口E通过油路管道与油箱相连通，所述Ⅰ腔上的进油口E与油箱之间的油路管道设置有进油口单向阀，所述进油口单向阀控制油箱里的油液进入Ⅰ腔，所述Ⅰ腔的出油口C通过油路管道与液压分配器16的工作油口K相连通，所述Ⅱ腔上设置有通气孔G，所述通气孔G供空气进出Ⅱ腔；
第三液压油缸13的两个腔体分别为Ⅴ腔和Ⅵ腔，所述Ⅵ腔上设置有进油口F和出油口D，所述Ⅵ腔上的进油口F通过油路管道与油箱相连通，所述Ⅵ腔上的进油口F与油箱之间的油路管道设置有进油口单向阀，所述进油口单向阀控制油箱里的油液进入Ⅵ腔，所述Ⅵ腔的出油口D通过油路管道与液压分配器16的工作油口J相连通，所述Ⅴ腔上设置有通气孔H，所述通气孔H供空气进出Ⅴ腔；
所述液压分配器16的工作油口H和工作油口J根据进油方向的不同，控制马达的转向。
本发明的工作过程：如图1所示，乳化压力液通过乳化液三位四通换向阀15从A口进液时，Ⅳ腔压力增高，活塞杆14左移，Ⅲ腔乳化液回液箱，Ⅱ腔从G口吸空气，Ⅰ腔产生压力油，关闭E口单向阀使压力油不能回油箱，打开单向阀从C口流向液压分配器16借助油马达用油完成工作任务，与此同时，Ⅵ腔产生负压，关闭D口单向阀，打开F口单向阀从油箱吸油，Ⅴ腔通过H口排气，同时当I腔产生压力油进入液压分配器16的同时，也会直接关闭D口单向阀。
反之，如马达需要反向转动，乳化压力液通过乳化液三位四通换向阀15从B口进液时，Ⅲ腔压力增高，活塞杆14右移，Ⅳ腔乳化液回液箱，Ⅴ腔从H口吸空气，Ⅵ腔产生压力油，关闭F口单向阀使压力油不能回油箱，打开单向阀从D口流向液压分配器16借助油马达用油完成工作任务，与此同时，Ⅰ腔产生负压，关闭C口单向阀，打开E口单向阀从油箱吸油，Ⅱ腔通过G口排气，同时当Ⅵ腔产生压力油进入液压分配器16的同时，也会直接关闭C口单向阀。
本发明在实际应用中，乳化液系统应保持较高的恒定压力，一般为31.5MPa，如果负载较大时，只需适当增加乳化液泵站输出流量，提高泵站输出功率即可。
本发明中的以乳化液为动力的设备，设备运行区间有一定范围限制，例如，乳化液与设备连接管长度有限等，不适合长距离、大范围运行的设备使用。
上面结合附图对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (3)
1.采用乳化液动力作为井下设备原动力的系统，其特征在于：包括乳化液泵站（1）和多个井下设备（2），所述乳化液泵站（1）在井下防爆隔离设置，所述井下设备（2）均为液力传动设备，所述乳化液泵站（1）上设置有输出高压主管（3）和回液主管（4），所述输出高压主管（3）和回液主管（4）用于循环乳化液泵站（1）内的乳化液；多个所述井下设备（2）的进液口均通过进液支管（5）与输出高压主管（3）连通，多个所述井下设备（2）的出液口均通过回液支管（6）与回液主管（4）连通；
所述乳化液泵站（1）内的高压乳化液经输出高压主管（3）和进液支管（5）进入井下设备（2）中，驱动井下设备（2）动作，所述井下设备（2）中的低压乳化液经回液支管（6）和回液主管（4）进入乳化液泵站；
所述井下设备（2）为能完成直线运动的机构，或为能通过机构转换将直线运动转换成回转运动的机构，或为能将乳化液动力转换成油介质动力的机构；
所述井下设备（2）为用配流滑阀实现自动化换向机构，所述用配流滑阀实现自动化换向机构的结构为：包括A缸、B缸、换向阀A、换向阀B、曲柄连杆机构A和曲柄连杆机构B，所述A缸和B缸的结构相同，所述换向阀A和换向阀B均为机械式换向阀，所述机械式换向阀阀体的一端设置有换向拨杆，另一端设置有复位弹簧，所述换向阀A和换向阀B的结构相同，曲柄连杆机构A和曲柄连杆机构B的结构相同；
A缸的结构为：包括缸体和活塞杆，以及由缸体和活塞杆共同形成的两个腔室，所述两个腔室中有活塞杆的腔室为Ⅰ腔，另外一个腔室为Ⅱ腔；
所述A缸的活塞杆与曲柄连杆机构A的连杆连接，将A缸活塞杆的直线往复运动转化成曲柄连杆机构A曲柄的圆周运动，所述曲柄连杆机构A曲柄的端部设置有第一凸轮（7），所述第一凸轮（7）的外缘与设置在A缸上方的换向阀A的换向拨杆相接触，所述第一凸轮（7）旋转一周换向阀A换向两次，A缸的活塞完成一个往复行程，通过所述第一凸轮（7）的不停旋转带动换向阀A实现自动换向；
所述B缸的活塞杆与曲柄连杆机构B的连杆连接，将B缸活塞杆的直线往复运动转化成曲柄连杆机构B曲柄的圆周运动，所述曲柄连杆机构B曲柄的端部设置有第二凸轮（8），所述第二凸轮（8）的外缘与设置在B缸上方的换向阀B的换向拨杆相接触，所述第二凸轮（8）旋转一周换向阀B换向两次，B缸的活塞完成一个往复行程，通过所述第二凸轮（8）的不停旋转带动换向阀B实现自动换向；
所述换向阀A的工作油口A口和B口通过乳化液管路分别和B缸的Ⅰ腔和Ⅱ腔相连通，所述换向阀B的工作油口A口和B口通过乳化液管路分别和A缸的Ⅰ腔和Ⅱ腔相连通。
2.根据权利要求1所述的采用乳化液动力作为井下设备原动力的系统，其特征在于：所述换向阀A和换向阀B均为二位四通阀。
3.根据权利要求1所述的采用乳化液动力作为井下设备原动力的系统，其特征在于：所述第一凸轮（7）和第二凸轮（8）的结构相同。
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