CN107575224B - 一种煤岩截割瞬态温度反馈煤岩信息的截割头及使用方法 - Google Patents
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Abstract
煤岩截割瞬态温度反馈煤岩信息的截割头及使用方法，属于采掘机技术领域。所述煤岩截割瞬态温度反馈煤岩信息的截割头包括滚筒、截齿组件以及无线发射器；截齿组件包括截齿、齿座、热电偶、柔性缓冲套、螺纹柱、螺母、保护盒、微型电压表和微型电流表，截齿安装在齿座内，截齿内设有中孔和内螺纹孔，柔性缓冲套安装在中孔内，热电偶安装在柔性缓冲套内，热电偶与螺纹柱连接，螺纹柱安装在内螺纹孔内，且螺纹柱与螺母连接，螺母的一侧固定有保护盒，热电偶的正极和负极之间设有微型电压表，微型电压表的输出正极和输出负极与无线发射器电连接，热电偶的正极输出端或负极输出端设有微型电流表，微型电流表的电流输出端与无线发射器电连接。
Description
技术领域
本发明涉及采掘机技术领域，特别涉及一种煤岩截割瞬态温度反馈煤岩信息的截割头及使用方法。
背景技术
目前，采煤掘煤工作过程中，煤层内存在硬度较高的夹矸或岩层，造成煤岩体硬度的不均匀，按照煤岩硬度等级分类，一般有极硬煤层、硬煤层、中硬煤层、软煤层、极软煤层等类别，目前在采煤机采煤时，没有截割煤岩信息反馈，不能及时检测到被截割煤岩的硬度等级，采煤机的截割头只会根据人为设定的截割参数对煤岩进行截割，因此会出现截割头采用相同的截割参数对煤岩进行截割的现象，造成在截割过程中易导致截割头断裂、截齿脱落等，严重影响掘进工程进度和采煤效率，并且增大了采掘过程中的施工成本。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，一方面，本发明提供了一种煤岩截割瞬态温度反馈煤岩信息的截割头，所述煤岩截割瞬态温度反馈煤岩信息的截割头包括滚筒、排布在滚筒外表面的多个截齿组件以及固定在滚筒内腔的无线发射器；
每个截齿组件均包括截齿、齿座、热电偶、柔性缓冲套、螺纹柱、螺母、保护盒、微型电压表和微型电流表，截齿的圆柱段安装在齿座内，截齿的齿头前端设有合金头，截齿内设有中孔和内螺纹孔，中孔的中心轴线与截齿的中心轴线重合，中孔延伸至合金头，柔性缓冲套安装在中孔内，热电偶安装在柔性缓冲套内，热电偶远离合金头的一端与螺纹柱连接，螺纹柱安装在内螺纹孔内，且螺纹柱位于截齿外的部分与螺母连接，螺母远离螺纹柱的一侧固定有保护盒，微型电压表和微型电流表位于保护盒内，热电偶的正极输出端和负极输出端位于保护盒内，热电偶的正极输出端和负极输出端之间设有微型电压表，微型电压表的输出正极与无线发射器的输入正极电连接，微型电压表的输出负极与无线发射器的输入负极电连接，热电偶的正极输出端或负极输出端设有微型电流表，微型电流表的电流输出端与无线发射器的信号输入端电连接。
所述截齿的圆柱段设有卡簧槽，卡簧槽上套有卡簧，卡簧与卡簧槽的外壁以及所述齿座的内壁紧密接触。
所述柔性缓冲套的材质为橡胶或者海绵。
另一方面，本发明提供了一种所述煤岩截割瞬态温度反馈煤岩信息的截割头的使用方法，所述方法包括：将所述截割头安装在采煤机上，采煤机开采的过程中，滚筒滚动一周后，滚筒上的截齿截割煤壁，合金头与煤壁接触迅速发热，产生热量，热量经过合金头传递给热电偶，热电偶将检测到的温度信号转化为电信号，微型电压表测量热电偶的正、负极电压信号并传递给无线发射器，微型电流表测量热电偶的电流信号并发送给无线发射器，无线发射器将接收到的信号发送给远程电脑，远程电脑计算本次滚筒滚动一周后接收到的每个截齿组件的热电偶的正、负极电压以及电流与上一次滚筒滚动一周后接收到的相应的截齿组件的热电偶的正、负极电压以及电流的变化量，并计算出所有截齿组件的热电偶的正极电压变化量的平均值、负极电压变化量的平均值以及电流变化量的平均值，远程电脑预存有截割不同硬度等级的煤岩时对应的截齿组件的热电偶产生的正极电压变化量的范围、负极电压变化量的范围和电流变化量的范围，根据计算出的所有截齿组件的热电偶的正极电压变化量的平均值、负极电压变化量的平均值以及电流变化量的平均值所处的范围判断被截割煤岩的硬度等级。
在本发明中的煤岩截割瞬态温度反馈煤岩信息的截割头，通过截割过程中截齿的温度变化来体现被截割的煤岩信息，即体现煤岩的硬度等级，通过热电偶对截齿的温度进行实时监测，并且将温度信号转化为电信号输出给远程电脑，通过远程电脑的对比分析得到被截割煤岩的硬度等级，从而实现了采煤机采煤过程中能够实时监测煤岩硬度，并及时对采煤状态进行调整，使采煤机在截割不同硬度等级的煤岩时采用合理的截割参数，避免由于无法得知被截割煤岩的硬度等级，而导致截割过程中出现的截齿极易断裂、合金头经常脱落的现象，加快了工程进度，提高了掘煤效率，降低采掘过程中的施工成本。
附图说明
图1是本发明提供的煤岩截割瞬态温度反馈煤岩信息的截割头的截齿的结构示意图；
图2是本发明提供的采煤结构示意图；
图3是本发明提供的煤岩截割瞬态温度反馈煤岩信息的截割头的截齿的剖面图；
图4是本发明提供的截齿组件的安装示意图；
图5是本发明提供的煤岩截割瞬态温度反馈煤岩信息的截割头的结构示意图；
图6是本发明提供的本发明的工作原理流程图。
其中，
1滚筒，2截齿组件，3无线发射器，4截齿，5齿座，6热电偶，7柔性缓冲套，8螺纹柱，9螺母，10保护盒，11合金头，12中孔，13内螺纹孔，14热电偶感测温度的工作位置，15热电偶的保护外壳，16微型电压表的输出正极，17无线发射器的输入正极，18微型电压表的输出负极，19无线发射器的输入负极，20微型电流表的电流输出端，21无线发射器的信号输入端，22卡簧槽，23卡簧，24采煤机，25煤壁，26齿头。
具体实施方式
为了解决现有技术存在的问题，如图1至图5所示，本发明提供了一种煤岩截割瞬态温度反馈煤岩信息的截割头，该煤岩截割瞬态温度反馈煤岩信息的截割头包括滚筒1、排布在滚筒1外表面的多个截齿组件2以及固定在滚筒1内腔的无线发射器3；
每个截齿组件2均包括截齿4、齿座5、热电偶6、柔性缓冲套7、螺纹柱8、螺母9、保护盒10、微型电压表和微型电流表，截齿4的圆柱段安装在齿座5内，截齿4的齿头26前端设有合金头11，截齿4内设有中孔12和内螺纹孔13，中孔12的中心轴线与截齿4的中心轴线重合，中孔12延伸至合金头11，柔性缓冲套7安装在中孔12内，热电偶6安装在柔性缓冲套7内，热电偶6感测温度的工作位置14位于中孔12最接近合金头11的位置，热电偶6远离合金头11的一端与螺纹柱8连接，具体地，热电偶6的保护外壳15与螺纹柱8连接在一起，螺纹柱8安装在内螺纹孔13内，且螺纹柱8位于截齿4外的部分与螺母9连接，螺母9远离螺纹柱8的一侧固定有保护盒10，微型电压表和微型电流表位于保护盒10内，热电偶6的正极输出端和负极输出端位于保护盒10内，热电偶6的正极输出端和负极输出端之间设有微型电压表，用于测量热电偶6的正极输出端和负极输出端的电压，微型电压表的输出正极16与无线发射器3的输入正极17电连接，微型电压表的输出负极18与无线发射器3的输入负极19电连接，热电偶6的正极输出端或负极输出端设有微型电流表，用于测量热电偶6产生的电流，微型电流表的电流输出端20与无线发射器3的信号输入端21电连接。
在本发明中，为了使截齿4更稳定的安装在齿座5内，可以在截齿4的圆柱段设置卡簧槽22，卡簧槽22上套有卡簧23，卡簧23与卡簧槽22的外壁以及齿座5的内壁紧密接触。
在本发明中，柔性缓冲套7的材质可以为橡胶或者海绵；
本发明中的截割头的安装过程为将柔性缓冲套7套在热电偶6的保护外壳15外，将安装了柔性缓冲套7的热电偶6一同插入中孔12中，直到螺纹柱8可以完全旋入内螺纹孔13中，此时热电偶6的工作位置位于中孔12内最接近合金头11的位置，用扳手拧紧螺母9，将截齿4安装到齿座5内，将微型电压表的正负极以及微型电流表的电流输出端20分别与无线发射器3的正负极和信号输入端21连接，每个截齿4都采用如此安装方法。
本发明中的煤岩截割瞬态温度反馈煤岩信息的截割头的使用方法如下：将截割头安装在采煤机24上，采煤机24开采的过程中，如图6所示，滚筒1滚动一周后，滚筒1上的截齿4截割煤壁25，合金头11与煤壁接触迅速发热，产生热量，热量经过合金头11传递给热电偶6，热电偶6将检测到的温度信号转化为电信号，微型电压表测量热电偶6的正、负极电压信号并传递给无线发射器3，微型电流表测量热电偶6的电流信号并发送给无线发射器3，无线发射器3将接收到的信号通过无线接收器发送给远程电脑；
远程电脑计算本次滚筒1滚动一周后接收到的每个截齿组件2的热电偶6的正、负极电压以及电流与上一次滚筒1滚动一周后接收到的相应的截齿组件2的热电偶6的正、负极电压以及电流的变化量，即例如，滚筒1上总共有n个截齿组件2，滚筒1滚动一周后，远程电脑会接收到n个截齿组件2的热电偶6的正、负极电压以及电流，同时，远程电脑还存储有上一次滚筒1选转一周时，n个截齿组件2的热电偶6的正、负极电压以及电流，对于同一个截齿组件2的热电偶6，计算出其两次截割过程中产生的正极电压的变化量ΔU+、负极电压的变化量ΔU-以及电流的变化量ΔI，因此可以得到n个正极电压的变化量ΔU+，n个负极电压的变化量ΔU-以及n个电流的变化量ΔI，并计算出所有截齿组件2的热电偶6的正极电压变化量ΔU+的平均值、负极电压变化量ΔU-的平均值以及电流变化量ΔI的平均值，即根据分别求取所有截齿组件2的热电偶6产生的正极电压变化的平均值、负极电压变化的平均值和电流的平均值，其中，n代表截齿4的数量，ΔA+代表参数，即代表正极电压变化量、负极电压变化量或者电流变化量；
远程电脑预存有截割不同硬度等级的煤岩时对应的截齿组件2的热电偶6产生的正极电压变化量的范围Un+～Um+、负极电压变化量的范围Un-～Um-和电流变化量的范围In～Im，根据计算出的所有截齿组件2的热电偶6的正极电压变化量的平均值、负极电压变化量的平均值以及电流变化量的平均值所处的范围判断被截割煤岩的硬度等级，Un+和Um+代表正极电压变化量的两个极值，Un-和Um-代表负极电压变化量的两个极值，In和Im代表电流变化量的两个极值，其中正极电压变化量的范围Un+～Um+、负极电压变化量的范围Un-～Um-和电流变化量的范围In～Im能够在远程电脑的显示屏上以曲线图显示；
本发明中，当被截割的煤岩的硬度等级不同时，截齿4与煤壁接触过程产生的热量变化是不同的，当被截割的煤岩由一种硬度等级转变为另一种硬度等级时差异更为明显，而热电偶6根据检测到的热量变化会产生不同大小的正负极电压和电流，因此根据正负极电压和电流的变化可反馈出被截割煤岩的硬度等级。其中，远程电脑预存的截割不同硬度等级的煤岩时对应的截齿组件2的热电偶6产生的正极电压变化量的范围、负极电压变化量的范围和电流变化量的范围可以预先通过对已知煤岩硬度等级的煤岩进行截割实验而得出。
在本发明中的煤岩截割瞬态温度反馈煤岩信息的截割头，通过截割过程中截齿4的温度变化来体现被截割的煤岩信息，即体现煤岩的硬度等级，通过热电偶6对截齿4的温度进行实时监测，并且将温度信号转化为电信号输出给远程电脑，通过远程电脑的对比分析得到被截割煤岩的硬度等级，从而实现了采煤机24采煤过程中能够实时监测煤岩硬度，并及时对采煤状态进行调整，使采煤机24在截割不同硬度等级的煤岩时采用合理的截割参数，避免由于无法得知被截割煤岩的硬度等级，而导致截割过程中出现的截齿4极易断裂、合金头11经常脱落的现象，加快了工程进度，提高了掘煤效率，降低采掘过程中的施工成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种煤岩截割瞬态温度反馈煤岩信息的截割头的使用方法，所述煤岩截割瞬态温度反馈煤岩信息的截割头包括滚筒、排布在滚筒外表面的多个截齿组件以及固定在滚筒内腔的无线发射器；
每个截齿组件均包括截齿、齿座、热电偶、柔性缓冲套、螺纹柱、螺母、保护盒、微型电压表和微型电流表，截齿的圆柱段安装在齿座内，截齿的齿头前端设有合金头，截齿内设有中孔和内螺纹孔，中孔的中心轴线与截齿的中心轴线重合，中孔延伸至合金头，柔性缓冲套安装在中孔内，热电偶安装在柔性缓冲套内，热电偶感测温度的工作位置位于中孔最接近合金头的位置，热电偶远离合金头的一端与螺纹柱连接，螺纹柱安装在内螺纹孔内，且螺纹柱位于截齿外的部分与螺母连接，螺母远离螺纹柱的一侧固定有保护盒，微型电压表和微型电流表位于保护盒内，热电偶的正极输出端和负极输出端位于保护盒内，热电偶的正极输出端和负极输出端之间设有微型电压表，微型电压表的输出正极与无线发射器的输入正极电连接，微型电压表的输出负极与无线发射器的输入负极电连接，热电偶的正极输出端或负极输出端设有微型电流表，微型电流表的电流输出端与无线发射器的信号输入端电连接，无线发射器将接收到的信号通过无线接收器发送给远程电脑；
所述截齿的圆柱段设有卡簧槽，卡簧槽上套有卡簧，卡簧与卡簧槽的外壁以及所述齿座的内壁紧密接触；
所述柔性缓冲套的材质为橡胶或者海绵；
其特征在于，所述方法包括：将所述截割头安装在采煤机上，采煤机开采的过程中，滚筒滚动一周后，滚筒上的截齿截割煤壁，合金头与煤壁接触迅速发热，产生热量，热量经过合金头传递给热电偶，热电偶将检测到的温度信号转化为电信号，微型电压表测量热电偶的正、负极电压信号并传递给无线发射器，微型电流表测量热电偶的电流信号并发送给无线发射器，无线发射器将接收到的信号发送给远程电脑，远程电脑计算本次滚筒滚动一周后接收到的每个截齿组件的热电偶的正、负极电压以及电流与上一次滚筒滚动一周后接收到的相应的截齿组件的热电偶的正、负极电压以及电流的变化量，并计算出所有截齿组件的热电偶的正极电压变化量的平均值、负极电压变化量的平均值以及电流变化量的平均值，远程电脑预存有截割不同硬度等级的煤岩时对应的截齿组件的热电偶产生的正极电压变化量的范围、负极电压变化量的范围和电流变化量的范围，根据计算出的所有截齿组件的热电偶的正极电压变化量的平均值、负极电压变化量的平均值以及电流变化量的平均值所处的范围判断被截割煤岩的硬度等级。
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