CN104016290B - 一种煤矿井下运输车无电源气动式加油控制系统 - Google Patents
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Abstract
一种煤矿井下运输车无电源气动式加油控制系统，属于气动控制领域，其特征在于是采用远程气动控制技术，实现加油硐室与储油硐室的隔离。本发明的优点是：第一具有无电源、远程控制、安全性好、效率高的特点，第二克服了现有加油车和储油箱同处一硐室安全性差的弊端，第三主要应用于煤矿井下运输车的加油，是煤矿井下加油装置的更新换代产品。
Description
技术领域
本发明一种煤矿井下运输车无电源气动式加油控制系统，属于气动控制领域，旨在增加加油安全性，将加油硐室与储油硐室隔离，实现远距离加油，克服了现有加油车和储油箱同处一硐室安全性差的弊端，最大的特点是无电源、远程控制、安全性好、效率高，主要应用于煤矿井下柴油运输车加油，是煤矿井下加油装置的更新换代产品。
背景技术
随着煤炭科技装备水平的不断进步与发展，防爆型柴油动力装置在煤矿井下应用不断增加，井下柴油的储存和使用逐渐成为煤矿安全管理工作的一个重要方面。由于柴油属于危险物品，容易发生爆炸或火灾事故，《煤炭矿井设计防火规范》规定：除井下加油硐室外，井下其它地点不应存放柴油，加油硐室柴油的储存量最多不超过井下所有车辆一天的用油量。国家在2008年就制定了《煤矿用防爆柴油机无轨胶轮车安全使用规范》，在其中7.2条和7.3条规定了有关柴油的储存与加油以及加油硐室的若干细则，在严格执行本标准的基础上，各使用单位在管理上进行了各自的探索，但整体管理水平及技术水平并没有取得显著的进步。原因就是煤矿井下生产的特殊性造成无法将地面的现有技术照搬到井下，例如7.2.4条规定车辆加油只能在加油硐室内进行，关闭发动机，使用专用防爆加油装置，加注完毕及时清理地面油污。7.3.7条规定加油硐室内除防爆照明系统、防爆加油装置外，不应存放其它电气设备，照明线路电压不应超过127V。这些规定极大限制了现有地面技术在井下的应用。目前，煤矿井下运输车加油需要在加油硐室内进行，加油时采用简易泵加油，或者采用人工倒舀方式。现有加油方式存在的问题有：
1.加油车辆、储油箱及工作人员同处一个加油硐室内，距离太近，一旦发生火灾或其它事故，后果不堪设想。
2.简易泵加油及人工倒舀方式，加油时油液暴露在空气中，既不安全也易造成油液挥发，而且效率低。
鉴于目前井下加油手段落后、安全因素低，为安全起见，在不使用电源的情况下设计一种煤矿井下运输车无电源气动式加油系统，能够实现加油硐室与储油硐室的隔离，以及加油的远程控制，在增强安全性的同时，提高工作效率。
发明内容
本发明一种煤矿井下运输车无电源气动式加油控制系统，其目的在于解决现有煤矿井下加油方式存在的弊端，公开一种远程控制远距离安全加油的控制技术方案。适用于煤矿井下运输车的加油，具有安全性好、可靠性强、效率高等优点。
本发明一种煤矿井下运输车无电源气动式加油控制系统，是一种远程控制远距离加油的无电源气动式加油系统，其特征在于煤矿井下运输车无电源气动式加油控制系统由气压源1、1号截止阀2、空气过滤器3、压缩气体减压阀4、手柄气动阀5、1号报警气笛6、气罐7、按钮气动阀8、二位三通气动阀9、1号二位二通气动阀10、2号二位二通气动阀11、2号截止阀12、3号二位二通气动阀13、3号截止阀14、2号报警气笛15、气动隔膜泵16、液控气动阀17、密闭储油箱18、加油枪19组成，其中所述的手柄气动阀5的进气口P5与压缩气体减压阀4相连，手柄气动阀5出气口A5与1号报警气笛6相连；所述的按钮气动阀8进气口P8与压缩气体减压阀4相连，按钮气动阀8排气口B8直接与外界空气连通；所述的二位三通气动阀9进气口P9与按钮气动阀8气口A8相连，二位三通气动阀9第一出气口A9与1号二位二通气动阀10气控口C0相连，二位三通气动阀9第二出气口B9与2号二位二通气动阀11气控口C1相连，二位三通气动阀9气控口C9与气罐7相连；所述的1号二位二通气动阀10进气口P0与按钮气动阀8气口A8相连，1号二位二通气动阀10出气口A0分别与2号二位二通气动阀11进气口P1和3号二位二通气动阀13气控口C3相连，1号二位二通气动阀10气控口C0与二位三通气动阀9第一出气口A9相连；所述的2号二位二通气动阀11进气口P1分别与1号二位二通气动阀10出气口A0和3号二位二通气动阀13气控口C3相连，2号二位二通气动阀11排气口A1直接与外界空气连通，2号二位二通气动阀11气控口C1与二位三通气动阀9第二出气口B9相连；所述的3号二位二通气动阀13进气口P3与2号截止阀12相连，3号二位二通气动阀13出气口A3分别与3号截止阀14和2号报警气笛15相连，3号二位二通气动阀13气控口C3与1号二位二通气动阀10出气口A0相连；所述的液控气动阀17进气口P7与按钮气动阀8气口A8相连，液控气动阀17气口A7与气罐7相连，液控气动阀17排气口B7直接与外界空气连通，液控气动阀17液控口C7与气动隔膜泵16出油口D6相连；所述的气动隔膜泵16进气口P6与3号截止阀14相连，气动隔膜泵16排气口A6直接与外界空气连通，气动隔膜泵16进油口S6通过液体管路直接与密闭储油箱18相连，气动隔膜泵16出油口D6分别与液控气动阀17液控口C7和加油枪19相连；安装时，将手柄气动阀5、2号报警气笛15、2号截止阀12、加油枪19安装于加油硐室21，将气动隔膜泵16、3号截止阀14安装于储油硐室20，将1号截止阀2、空气过滤器3、压缩气体减压阀4、1号报警气笛6、气罐7、按钮气动阀8、二位三通气动阀9、1号二位二通气动阀10、2号二位二通气动阀11、3号二位二通气动阀13、液控气动阀17安装于控制硐室22；加油时，加油硐室21的加油工人操作手柄气动阀5，启动1号报警气笛6鸣笛，向控制硐室22管理人员发出开始加油请示，控制硐室22管理人员操作按钮气动阀8，启动储油硐室20中的气动隔膜泵16开始工作，同时启动2号报警气笛15鸣笛，通知加油硐室21加油工人操作加油枪19开始加油，加油完毕后，加油硐室21的加油工人操作手柄气动阀5，关闭1号报警气笛6，向控制硐室22管理人员发出停止加油请示，控制硐室22管理人员操作按钮气动阀8，使储油硐室20中的气动隔膜泵16停止工作，同时关闭2号报警气笛15，通知加油硐室21加油工人操作加油枪19停止加油，实现加油的正常启动和停止控制；加油过程中，若储油硐室20的密闭储油箱18油液被抽空，气动隔膜泵16排油口D6中没有油液排出，此时启动液控气动阀17、气罐7、二位三通气动阀9、1号二位二通气动阀10、2号二位二通气动阀11和3号二位二通气动阀13组成的气动回路，控制气动隔膜泵16停止运行，并控制2号报警气笛15停止鸣笛，通知加油硐室21加油工人关闭加油枪19停止加油；出现火灾或紧急事故发生时，1号截止阀2、2号截止阀12和3号截止阀14可实现远距离快速切断油源控制。
本发明一种煤矿井下运输车无电源气动式加油控制系统与现有煤矿井下加油方式相比，有如下特点：
1.加油硐室、控制硐室和储油硐室分离，增加了操作安全性，同时也减少了漏油和油液挥发等容易引发火灾的不安全因数。
2.通过气动操作装置对气动隔膜泵进行远程控制，实现运输车的远距离加油，提高了安全性和工作效率。
3.整套系统无电源、无电气设备，安全性高。
4.当发生火灾、爆炸等危险事故时，能够远距离操作切断供油源，提高人身安全。
附图说明
图1气动式加油控制系统原理示意图
1：气压源 2：1号截止阀 3：空气过滤器 4：压缩气体减压阀 5：手柄气动阀 6：1号报警气笛 7：气罐 8：按钮气动阀 9：二位三通气动阀 10：1号二位二通气动阀 11：2号二位二通气动阀 12：2号截止阀 13：3号二位二通气动阀 14：3号截止阀 15：2号报警气笛 16：气动隔膜泵 17：液控气动阀 18：密闭储油箱 19：加油枪
P0：1号二位二通气动阀10进气口 A0：1号二位二通气动阀10出气口
C0：1号二位二通气动阀10气控口 P1：2号二位二通气动阀11进气口
A1：2号二位二通气动阀11排气口 C1：2号二位二通气动阀11气控口
P3：3号二位二通气动阀13进气口 A3：3号二位二通气动阀13出气口
C3：3号二位二通气动阀13气控口 P5：手柄气动阀5进气口
A5：手柄气动阀5出气口 P6：气动隔膜泵16进气口
A6：气动隔膜泵16排气口 S6：气动隔膜泵16进油口
D6：气动隔膜泵16出油口 P7：液控气动阀17进气口
A7:液控气动阀17气口 B7：液控气动阀17排气口
C7：液控气动阀17液控口 P8：按钮气动阀8进气口
A8：按钮气动阀8气口 B8：按钮气动阀8排气口
P9：二位三通气动阀9进气口 A9：二位三通气动阀9第一出气口
B9：二位三通气动阀9第二出气口 C9：二位三通气动阀9气控口
图2硐室位置示意图
20：储油硐室 21：加油硐室 22：控制硐室
具体实施方案
实施方式1：
下面结合附图1和附图2及实施例对本发明一种煤矿井下运输车无电源气动式加油控制系统的特征和原理做出进一步的详细说明。
按照附图1和附图2，安装时，将手柄气动阀5、2号报警气笛15、2号截止阀12、加油枪19安装于加油硐室21，将气动隔膜泵16、3号截止阀14安装于储油硐室20，将1号截止阀2、空气过滤器3、压缩气体减压阀4、1号报警气笛6、气罐7、按钮气动阀8、二位三通气动阀9、1号二位二通气动阀10、2号二位二通气动阀11、3号二位二通气动阀13、液控气动阀17安装于控制硐室22。布置硐室时，根据管路沿程压力损失来计算储油硐室20和加油硐室21的最大距离。根据加油枪19入口油压力0.2MPa及气动隔膜泵16的出口油压力0.7MPa这两个参数，可以计算出最大的油压力损失为0.5MPa，换算成50mH2O。气动隔膜泵16和加油枪19之间采用胶管输送油液，胶管的绝对粗糙度为ε＝0.01～0.03mm。如果采用胶管直径d为30mm，根据气动隔膜泵16的流量qv为30m3/h，求出柴油在管路中的平均流速为v＝4qv/πd2＝4×30/π×0.032×3600＝11.789m/s。根据管路损失公式，流体的压力损失hf＝λ×l×v2/d×2g mH2O，其中l为管路的长度，g为重力加速度9.807m/s2，压力损失hf为50mH2O，λ为沿程损失系数。根据管路绝对粗糙度和直径之比ε/d为1/4000～3/4000，查莫迪图计算出沿程损失系数λ≈0.01。计算出管路的长度l＝hf×d×2×g/λ×v2＝50×0.03×2×9.807/0.01×11.789×11.789＝22m，如果选取的其它参数不变，若选取管路直径d为40mm，按照管路沿程阻力损失计算，可以计算出管路的长度l为90m；若选取管路直径d为50mm，可以计算出管路的长度l为272m。计算出的管路长度就是布置储油硐室20和加油硐室21的最大距离。控制硐室22布置在储油硐室20和加油硐室21之间，距离不要超过储油硐室20和加油硐室21的最大距离。
系统工作前，闭合1号截止阀2、2号截止阀12、3号截止阀14。为保证系统中所用气动阀的正常工作，调节压缩气体减压阀4的气体压力至0.4MPa～0.5MPa。检查无误接通气压源，压缩气体压力需保持在0.7MPa以上。下面结合附图1和附图2详细阐述加油装置的正常启动控制、正常停止控制、保护控制、故障紧急停止控制的实现过程。
1.正常启动：在加油硐室21的加油工人拨动安装在加油硐室21的手柄气动阀5至闭合状态，即“正在加油”状态，使手柄气动阀5进气口P5和出气口A5接通，气压源1中的压缩气体经1号截止阀2、空气过滤器3、压缩气体减压阀4、手柄气动阀5与1号报警气笛6接通，安装在控制硐室22的1号报警气笛6开始鸣笛，请示控制硐室22的管理人员：“加油硐室21请求加油”。管理人员在控制硐室22操作按钮气动阀8，使按钮处于按下状态，接通按钮气动阀8进气口P8和气口A8。由按钮气动阀8气口A8出来的一路压缩气体经气体管路流入液控气动阀17进气口P7，由于液控气动阀17液控口C7此时没有液体流入，即没有驱动信号，进气口P7和气口A7连通，压缩气体给气罐7进行充压。同时由按钮气动阀8气口A8出来的另一路压缩气体流入二位三通气动阀9进气口P9，此时由于气罐7的延时作用，二位三通气动阀9气控口C9的气体压力还未增加到阀芯的动作压力，二位三通气动阀9阀芯处于原位，进气口P9和第一出气口A9接通。气压源1中的压缩气体经1号截止阀2、空气过滤器3、压缩气体减压阀4、按钮气动阀8进气口P8和气口A8、二位三通气动阀9进气口P9和第一出气口A9，与1号二位二通气动阀10气控口C0接通，驱动1号二位二通气动阀10阀芯移动，使1号二位二通气动阀10进气口P0和出气口A0接通。气压源1中的压缩气体经1号截止阀2、空气过滤器3、压缩气体减压阀4、按钮气动阀8进气口P8和气口A8、1号二位二通气动阀10进气口P0和出气口A0，流入3号二位二通气动阀13气控口C3，驱动阀芯移动，接通进气口P3和出气口A3。气压源1中的压缩气体经2号截止阀12、3号二位二通气动阀13进气口P3和出气口A3流出，3号二位二通气动阀13出气口A3流出的一路压缩气体经3号截止阀14与气动隔膜泵16进气口P6接通，压缩气体从进气口P6进入气动隔膜泵16内，气动隔膜泵16通过自己内部的配气机构将压缩气体引入气动隔膜泵16其中一腔，推动腔中隔膜运动，而另一腔中气体通过排气口A6排气。隔膜运动过程中，隔膜一侧隔膜室内通过进油口S6将密闭储油箱18的油液吸入腔内，当隔膜运动到达行程终点，配气机构自动将压缩气体引入另一工作腔，推动隔膜朝相反方向运动，推动油液从腔体经出油口D6排出，隔膜连续地往复运动，驱动气动隔膜泵16连续吸油排油。当气动隔膜泵16正常运转后，油液经出油口D6排出，给加油硐室21内的加油枪19供油。同时油液流入液控气动阀17气控口C7，驱动阀芯移动，使气口A7和排气口B7接通，气罐7中的压缩气体通过气体管路进行排气，使二位三通气动阀9气控口C9的气体压力快速减小，二位三通气动阀9阀芯不动作，使阀芯处于原位，确保气动隔膜泵16和整个系统的正常工作。另外经3号二位二通气动阀13出气口A3流出的压缩气体同时与2号报警气笛15接通，安装在加油硐室21的2号报警气笛15开始鸣笛，通知加油工人：“可以开始加油”。加油硐室21的加油工人听到2号报警气笛15鸣笛，扳动加油枪19，开始加油。
2.正常停止：加油硐室21的加油工人加完油后，拨动手柄气动阀5至断开状态，即“停止加油”状态，手柄气动阀5的进气口P5和出气口A5断开，安装在控制硐室22的1号报警气笛6停止鸣笛，请示控制硐室22的管理人员：“加油硐室21请求停止加油”。管理人员在控制硐室22操作按钮气动阀8，使按钮处于弹起状态，接通按钮气动阀8气口A8和排气口B8。快速对按钮气动阀8气口A8和二位三通气动阀9进气口P9相连的气体管路、气口A8和1号二位二通气动阀10进气口P0相连的气体管路、气口A8和液控气动阀17进气口P7相连的气体管路进行排气。3号二位二通气动阀13气控口C3没有压缩气体进入，使3号二位二通气动阀13阀芯复位，进气口P3和出气口A3断开，气动隔膜泵16进气口P6由于没有压缩气体进入，停止工作。同时安装在加油硐室21的2号报警气笛15停止鸣笛，通知加油工人：“可以停止加油”。加油硐室21的加油工人听到2号报警气笛15汽笛声停止，关闭加油枪19，停止加油。
3.保护控制：在加油的过程中，当储油硐室20的密闭储油箱18油液被抽空，气动隔膜泵16开始空转，排油口D6中没有油液排出，与气动隔膜泵16排油口D6相连的液控气动阀17液控口C7没有油液驱动阀芯，液控气动阀17阀芯复位，接通进气口P7和气口A7，气压源1中的压缩气体经1号截止阀2、空气过滤器3、压缩气体减压阀4、按钮气动阀8进气口P8和气口A8、液控气动阀17进气口P7和气口A7对气罐7充压，延时一段时间后，二位三通气动阀9气控口C9的压力增加到阀芯的动作压力时，阀芯移动，使进气口P9和第二出气口B9接通。气压源1中的压缩气体经1号截止阀2、空气过滤器3、压缩气体减压阀4、按钮气动阀8进气口P8和气口A8、二位三通气动阀9进气口P9和第二出气口B9，与2号二位二通气动阀11气控口C1接通，驱动阀芯移动，接通进气口P1和排气口A1，对2号二位二通气动阀11进气口P1和3号二位二通气动阀13气控口C3相连的气体管路进行排气。当3号二位二通气动阀13气控口C3气体压力小于阀芯的动作压力，阀芯复位，使进气口P3和出气口A3断开，气动隔膜泵16进气口P6没有压缩气体驱动，气动隔膜泵16停止运行。同时安装在加油硐室21的2号报警气笛15停止鸣笛，通知加油工人：“可以停止加油”。加油硐室21的加油工人听到2号报警气笛15汽笛声停止，拨动手柄气动阀5至断开状态，即“停止加油”状态，手柄气动阀5的进气口P5和出气口A5断开，安装在控制硐室22的1号报警气笛6停止鸣笛，请示控制硐室22的管理人员：“加油硐室21请求停止加油”。管理人员在控制硐室22操作按钮气动阀8，使按钮处于弹起状态，接通按钮气动阀8气口A8和排气口B8，控制系统处于停止加油状态。
4.紧急停止：当加油硐室21发生火灾或紧急事故时，井下工作人员可以在储油硐室20关闭3号截止阀14，或者在控制硐室22关闭1号截止阀2，使气动隔膜泵16停止工作，快速切断供油源。当储油硐室20发生火灾或紧急事故时，井下工作人员可以在控制硐室22关闭1号截止阀2，或者在加油硐室21关闭2号截止阀12，远距离控制气动隔膜泵16停止工作，快速切断供油源，缩小事故范围。
Claims (1)
1.一种煤矿井下运输车无电源气动式加油控制系统，其特征在于是一种远程控制远距离加油的无电源气动式加油系统，该系统由气压源(1)、1号截止阀(2)、空气过滤器(3)、压缩气体减压阀(4)、手柄气动阀(5)、1号报警气笛(6)、气罐(7)、按钮气动阀(8)、二位三通气动阀(9)、1号二位二通气动阀(10)、2号二位二通气动阀 (11)、2号截止阀(12)、3号二位二通气动阀(13)、3号截止阀(14)、2号报警气笛(15)、气动隔膜泵(16)、液控气动阀(17)、密闭储油箱(18)和加油枪(19)组成，其中所述的手柄气动阀(5)的进气口(P5)与压缩气体减压阀(4)相连，手柄气动阀(5)出气口(A5)与1号报警气笛(6)相连；所述的按钮气动阀(8)进气口(P8)与压缩气体减压阀(4)相连，按钮气动阀(8)排气口(B8)直接与外界空气连通；所述的二位三通气动阀(9)第一出气口(A9)与1号二位二通气动阀(10)气控口(C0)相连，二位三通气动阀(9)第二出气口(B9)与2号二位二通气动阀(11)气控口(C1)相连，二位三通气动阀(9)气控口(C9)与气罐(7)相连；所述的1号二位二通气动阀(10)进气口(P0)与按钮气动阀(8)气口(A8)相连，1号二位二通气动阀(10)出气口(A0)分别与2号二位二通气动阀(11)进气口(P1)和3号二位二通气动阀(13)气控口(C3)相连；所述的2号二位二通气动阀(11)进气口(P1)分别与1号二位二通气动阀(10)出气口(A0) 和3号二位二通气动阀(13)气控口(C3)相连，2号二位二通气动阀(11)排气口(A1)直接与外界空气连通；所述的3号二位二通气动阀(13)进气口(P3)与2号截止阀(12)相连，3号二位二通气动阀(13)出气口(A3)分别与3号截止阀(14)和2号报警气笛(15)相连；所述的液控气动阀(17)进气口(P7)与按钮气动阀(8)气口(A8)相连，液控气动阀(17)气口(A7)与气罐(7)相连，液控气动阀(17)排气口(B7)直接与外界空气连通，液控气动阀(17)液控口(C7)与气动隔膜泵(16)出油口(D6)相连；所述的气动隔膜泵(16)进气口(P6)与3号截止阀(14)相连，气动隔膜泵(16)排气口(A6)直接与外界空气连通，气动隔膜泵(16)进油口(S6)通过液体管路直接与密闭储油箱(18)相连，气动隔膜泵(16)出油口(D6)分别与液控气动阀(17)液控口(C7)和加油枪(19)相连；其中所述的手柄气动阀(5)、2号报警气笛(15)、2号截止阀(12)和加油枪(19)均安装于加油硐室(21)；所述的气动隔膜泵(16)和3号截止阀(14)安装于储油硐室(20)；所述的1号截止阀(2)、空气过滤器(3)、压缩气体减压阀(4)、1号报警气笛 (6)、气罐(7)、按钮气动阀(8)、二位三通气动阀(9)、1号二位二通气动阀(10)、2号二位二通气动阀(11)、3号二位二通气动阀(13)和液控气动阀(17)均安装于控制硐室(22)。
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| CN102757007A (zh) * | 2012-06-29 | 2012-10-31 | 浙江吉利汽车研究院有限公司杭州分公司 | 液体加注装置 |
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2014
- 2014-06-03 CN CN201410242495.9A patent/CN104016290B/zh not_active Expired - Fee Related
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