CN109591843A - 一种基于能量转换的防爆型防跑车阻拦装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于能量转换的防爆型防跑车阻拦装置，包括固定底座和设置在固定底座上的拦阻索装置，通过设置在所述拦阻索装置上的制动钢丝绳与车辆连接并在车辆速度失控时提供紧急制动；所述拦阻索装置内设有防爆型吸能器，并通过所述防爆型吸能器将车辆的动能转化为内能。本发明的阻拦装置可应用于煤矿井下各类车辆，可为速度失控车辆提供稳定的阻拦制动力，有效防护煤矿井下车辆速度失控现象，为煤矿井下车辆速度失控提供合理的保护措施，优化煤矿运输车辆安全形势，提高车辆的安全性能，增加车辆的运营安全系数，提高矿井系统的安全性。

Description

一种基于能量转换的防爆型防跑车阻拦装置

技术领域

本发明属于煤矿机械设备技术领域，具体涉及一种基于能量转换的防爆型防跑车阻拦装置。

背景技术

当车辆在斜坡或平巷内速度失控时，安装在失控车辆上的尾钩钩住阻拦装置上缠绕的阻拦索，此时阻拦装置能够输出阻力，车辆的动能与势能被阻拦装置吸收，使车辆减速制动，最终停下。

目前煤矿井下防爆车辆速度失控的防治与保护措施：

1、在坡道侧面或坡道底部设置废旧轮胎作为缓冲物，防止车辆直接与巷道侧壁发生剐蹭和刚性碰撞。此方式对车辆及驾驶员的损伤较大，无法实现对车辆的有效制动。

2、弹簧式防跑车阻拦装置

弹簧式阻拦装置制动力稳定、结构简单，但是制动距离较短，在短距离内，无法将车辆的动能全部转化，若使用较长的弹簧则成本太高，安装不方便。

3、机械摩擦式防跑车阻拦装置

煤矿井下存在易燃易爆气体，机电设备外露表面温度都要求小于150℃，严禁高温和火花溢出，而机械摩擦式防跑车阻拦装置主要通过固定钢圈与摩擦皮之间的摩擦来吸收能量，在两者摩擦过程中，极易出现高温及火花。因此在煤矿井下使用时，存在非常大的安全隐患。

中国专利号为CN201711045107.8的一种刹车式带初始缓冲功能的吸能器及胶轮车防跑方法，上述专利中，整个吸能器暴露于井下巷道中，未做任何防爆措施，吸收的能量主要通过吸能器刹车片与刹车鼓之间的摩擦散热进行释放。该形式的吸能器在高瓦斯矿井使用时，极易因摩擦产生高温，最终导致安全事故。同时，刹车片在反复的高温工作后，刹车片橡胶易因高温而发生碳化变硬的现象，使刹车片橡胶失去原有的摩擦制动性能，导致整个吸能器失去原有性能，在煤矿井下使用时，存在非常大的安全隐患。

发明内容

针对上述现有技术中问题，本发明提供一种通过将车辆动能转化为油液内能并避免产生高温导致事故发生的防跑车阻拦装置。

本发明所采用的技术方案为：一种基于能量转换的防爆型防跑车阻拦装置，包括固定底座和设置在固定底座上的拦阻索装置，通过设置在所述拦阻索装置上的制动钢丝绳与车辆连接并在车辆速度失控时提供紧急制动；

所述拦阻索装置内设有防爆型吸能器，并通过所述防爆型吸能器将车辆的动能转化为内能。

其中，所述车辆包括多种不同应用场景的车辆结构，而本发明的系统可应用在煤矿矿井下防爆车辆的速度控制中，固定底座通过地脚螺栓可靠固定于车辆运行巷道两侧。同样本发明的装置也可应用在具有相似功能需求的系统中。

进一步的，所述拦阻索装置包括制动卷筒，所述制动钢丝绳缠绕在制动卷筒上，且所述制动卷筒与所述防爆型吸能器传动连接。

进一步的，所述制动卷筒一侧设有轴线与制动卷筒轴线共线的转轴，所述转轴插入防爆型吸能器内并与防爆型吸能器传动连接。

进一步的，所述防爆型吸能器包括转动连接的动壳和定壳；

所述转轴与动壳传动连接，所述定壳固定在固定底座上；

所述动壳和定壳之间存在填充有油液的制动腔体，转轴带动动壳转动后所述动壳带动制动腔体内的油液运动使得动能转化为油液内能。

进一步的，所述制动腔体内设有泵轮和涡轮；

所述泵轮与动壳固定连接，所述涡轮与定壳固定连接；所述动壳带动泵轮转动将油液甩向固定的涡轮使得油液相互冲击导致动能衰减达到制动效果。

进一步的，所述动壳上还设有摩擦片A，所述定壳上设有摩擦片B；

通过推动摩擦片B与摩擦片A接触给转轴提供制动力。

进一步的，所述定壳内设有活塞腔，所述活塞腔内设有带有复位弹簧的活塞，通过向活塞腔内注入油液使活塞推动摩擦片B与摩擦片A接触。

进一步的，所述固定底座上设有制动油缸，并在所述转轴上缠绕有油缸牵引绳；

所述油缸牵引绳与制动油缸的活塞杆连接，所述制动油缸的有杆腔通过高压油管与防爆型吸能器的活塞腔连通；

所述制动油缸的无杆腔与设有的油箱通过低压油管连接；

当转轴转动时所述油缸牵引绳拉动制动油缸的活塞杆使有杆腔内的油液进入活塞腔中推动摩擦片B进行制动。

进一步的，所述高压油管包括高压油管Ⅰ和高压油管Ⅱ，所述高压油管Ⅰ和高压油管Ⅱ之间通过设有的油液释放阀连通。

进一步的，所述制动卷筒两侧均设有转轴，每个转轴均对应有设置在固定底座上的防爆型吸能器、油缸牵引绳和制动油缸。

本发明的有益效果为：

本发明的阻拦装置可应用于煤矿井下各类车辆，可为速度失控车辆提供稳定的阻拦制动力，有效防护煤矿井下车辆速度失控现象，为煤矿井下车辆速度失控提供合理的保护措施，优化煤矿运输车辆安全形势，提高车辆的安全性能，增加车辆的运营安全系数，提高矿井系统的安全性。

通过油液的循环运动不断地将油液的动能转化为热能散失，最后油液的动能全部转换为热能而散失，最终实现防爆型吸能器的降速作用；

同时通过增加的制动油缸和摩擦片结构能够有效的提高制动效果，从而实现下那个的可靠制动。

附图说明

图1是本发明防爆型防跑车阻拦装置主视结构图

图2是本发明防爆型防跑车阻拦装置俯视结构图

图3是本发明防爆型防跑车阻拦装置工作原理图

图中：1-固定底座，2-制动卷筒，3-防爆型吸能器，4-制动油缸，5-转轴，6-制动钢丝绳，7-油缸牵引绳，8-高压油管Ⅰ，9-低压油管，10-油箱，11-油液释放阀，12-高压油管Ⅱ，13-摩擦片，14-制动活塞，15-动壳，16-定壳，17-泵轮，18-涡轮。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步阐述。

实施例1：

目前当车辆在斜坡或平巷内速度失控时，安装在失控车辆上的尾钩钩住阻拦装置上缠绕的阻拦索，此时阻拦装置能够输出阻力，车辆的动能与势能被阻拦装置吸收，使车辆减速制动，最终停下。

目前煤矿井下防爆车辆速度失控的防治与保护措施：

在坡道侧面或坡道底部设置废旧轮胎作为缓冲物，防止车辆直接与巷道侧壁发生剐蹭和刚性碰撞。此方式对车辆及驾驶员的损伤较大，无法实现对车辆的有效制动。而弹簧式防跑车阻拦装置，其制动距离较短，在短距离内，无法将车辆的动能全部转化，若使用较长的弹簧则成本太高，安装不方便。另外还有机械摩擦式防跑车阻拦装置，煤矿井下存在易燃易爆气体，机电设备外露表面温度都要求小于150℃，严禁高温和火花溢出，而机械摩擦式防跑车阻拦装置主要通过固定钢圈与摩擦皮之间的摩擦来吸收能量，在两者摩擦过程中，极易出现高温及火花。因此在煤矿井下使用时，存在非常大的安全隐患。

因此，本实施例一种基于能量转换的防爆型防跑车阻拦装置，如图1-3所示，包括固定底座1和设置在固定底座1上的拦阻索装置，通过设置在所述拦阻索装置上的制动钢丝绳6与车辆连接并在车辆速度失控时提供紧急制动；所述拦阻索装置内设有防爆型吸能器3，并通过所述防爆型吸能器3将车辆的动能转化为内能。

拦阻索装置包括制动卷筒2，所述制动钢丝绳6缠绕在制动卷筒2上，且所述制动卷筒2与所述防爆型吸能器3传动连接。所述制动卷筒2一侧设有轴线与制动卷筒2轴线共线的转轴5，所述转轴5插入防爆型吸能器3内并与防爆型吸能器3传动连接。

防爆型吸能器3包括转动连接的动壳15和定壳16；所述转轴5与动壳15传动连接，所述定壳16固定在固定底座1上；所述动壳15和定壳16之间存在填充有油液的制动腔体，转轴5带动动壳15转动后所述动壳15带动制动腔体内的油液运动使得动能转化为油液内能。所述制动腔体内设有泵轮17和涡轮18；所述泵轮17与动壳15固定连接，所述涡轮18与定壳16固定连接；所述动壳15带动泵轮17转动将油液甩向固定的涡轮18使得油液相互冲击导致动能衰减达到制动效果。

动壳15上还设有摩擦片A，所述定壳16上设有摩擦片B；通过推动摩擦片B与摩擦片A接触给转轴提供制动力。所述定壳16内设有活塞腔，所述活塞腔内设有带有复位弹簧的活塞，通过向活塞腔内注入油液使活塞推动摩擦片B与摩擦片A接触。所述固定底座1上设有制动油缸4，并在所述转轴5上缠绕有油缸牵引绳7；所述油缸牵引绳7与制动油缸4的活塞杆连接，所述制动油缸4的有杆腔通过高压油管与防爆型吸能器3的活塞腔连通；所述制动油缸4的无杆腔与设有的油箱10通过低压油管9连接；

当转轴5转动时所述油缸牵引绳7拉动制动油缸4的活塞杆使有杆腔内的油液进入活塞腔中推动摩擦片B进行制动。

高压油管包括高压油管Ⅰ8和高压油管Ⅱ12，所述高压油管Ⅰ8和高压油管Ⅱ12之间通过设有的油液释放阀11连通。制动卷筒2两侧均设有转轴5，每个转轴5均对应有设置在固定底座1上的防爆型吸能器3、油缸牵引绳7和制动油缸4。

具体原理：

液力降速的原理在于在全封闭式吸能器内加设一套液力降速机构，该降速机构由泵轮17与涡轮18组成，泵轮和涡轮组成一个可使液体循环流动的密闭工作腔，泵轮17与刹车器动壳连接固定，涡轮18与刹车器定壳连接固定，两轮为沿径向排列着许多叶片的半圆环，它们相互耦合布置，两轮中间有3mm-4mm的工作间隙。

制动钢丝绳6缠绕在制动卷筒上，车辆失速时尾钩拖拽制动钢丝绳6，使制动卷筒2转动，通过转轴5、防爆式吸能器动壳15，带动泵轮17旋转，此过程车辆的动能与势能转换为泵轮的旋转机械能。吸能器封闭腔体内加注有工作油液，泵轮旋转时，泵轮叶片带动油液旋转，在离心力作用下，油液被甩向泵轮叶片外缘，此过程泵轮的旋转机械能转换为工作油液的动能。油液从泵轮叶片外缘冲向涡轮叶片，而此时涡轮与吸能器定壳连接固定，其始终为固定件,并不会因油液对涡轮叶片的冲击而发生旋转运动，因此此时涡轮叶片会给工作油液一个反作用力，迫使冲击涡轮叶片后的工作油液速度降低，动能减小，动能减小部分都转换为冲击热能而散失，此过程油液的部分动能转换为冲击热能。油液在冲击涡轮叶片后，动能下降，此时油液又沿涡轮叶片返回泵轮，继续由泵轮叶片将油液甩向涡轮叶片，油液的这种循环运动不断地将油液的动能转化为热能散失，最后油液的动能全部转换为热能而散失，最终实现防爆型吸能器的降速作用。

油浸式多盘摩擦的工作原理是制动钢丝绳6缠绕在制动卷筒上，车辆失速时尾钩拖拽制动钢丝绳6，使制动卷筒2与转轴5转动，此过程车辆的动能与势能转换为滚筒及转轴的旋转机械能。此时油缸牵引绳7缠绕在转轴5上，转轴5转动时，油缸牵引绳7将拉动制动油缸4活塞杆端，将整个旋转传动形式转化为活塞杆的直线运动，此过程转轴的旋转机械能转换为制动油缸内油液的压力能。活塞杆在伸出时，制动油缸活塞杆腔将产生高压，液压油经高压油管Ⅰ8与高压油管Ⅱ12进入防爆型吸能器3中，最终高压油在防爆型吸能器3内部推动制动腔活塞，使摩擦片接触，实现制动吸能，此过程油液的压力能转换为热能。

上述一体式全封闭液力降速与油浸多盘摩擦相结合的吸能器的工作过程，为失控车辆与防爆型防跑车阻拦装置之间的可靠的能量转换过程。

在车辆实现可靠制动后，可通过操作油液释放阀11，实现阻拦装置的复位功能。油液释放阀在初始位置时，高压油管Ⅰ8与高压油管Ⅱ12由制动油缸至防爆型吸能器单向接通，当按下液压释放阀时，高压油管Ⅰ8与高压油管Ⅱ12保持常通，防爆型吸能器3与制动油缸4有杆腔接通，内部高压油推动制动油缸活塞，通过低压油管9将油液排入油箱，实现复位。

实施例2：

本实施例公开一种基于能量转换的防爆型防跑车阻拦装置，如图1-3所示，主要由固定底座1、制动卷筒2、防爆型吸能器3、制动油缸4、转轴5、制动钢丝绳6、油缸牵引绳7、高压油管Ⅰ8、低压油管9、油箱10、油液释放阀11、高压油管Ⅱ12、摩擦片13、制动活塞14、动壳15、定壳16、泵轮17、涡轮18组成。

固定底座1通过地脚螺栓可靠固定于车辆运行巷道两侧。固定底座1主要起支撑与固定作用，整个阻拦装置通过底座上的6个安装孔固定于煤矿井下巷道地面。

制动卷筒2是阻拦装置的主要组成部分，制动卷筒2通过转轴5与固定底座1连接，制动卷筒2与转轴5通过平键连接，转轴可随卷筒绕其轴线进行转动。制动卷筒2上缠绕有制动钢丝绳，制动钢丝绳采用柔性高强度材料，具有制动强度大、可自由变形等特点，能安全可靠的实现整车制动。制动卷筒的主要作用是缠绕钢丝绳，通过卷筒将车辆的直线运动转化为卷筒的旋转运动，同时带动转轴5与防爆型吸能器动壳15转动。

防爆型吸能器3定壳16与固定底座1可靠固定，防爆型吸能器动壳15与转轴5通过连接，动壳15可随转轴5绕其轴线进行转动。动壳上固定有泵轮17，制动腔体内存在有冷却油液，动壳在转动时，动壳上的泵轮17将油液甩到固定于定壳的涡轮上，此时油液冲击将产生热能，能量的转化与消耗使得动壳一端的动能逐渐减小。

制动油缸4底座耳与固定底座1通过销轴连接，制动油缸4活塞杆一侧耳座通过油缸牵引绳7与转轴5连接，油缸牵引绳7缠绕于转轴5上。制动油缸4为单作用油缸，油缸缸底吸油口与油箱10通过低压油管9连接，活塞杆腔出油口与防爆型吸能器3进油口通过高压油管Ⅰ8和高压油管Ⅱ12连接。油缸牵引绳7缠绕于转轴5上，当转轴5转动时，油缸牵引绳7将制动油缸4活塞杆拉出，制动油缸4有杆腔内随即产生高压，压力油进入防爆型吸能器3的活塞腔，压力油克服复位弹簧的阻力，将动壳与静壳的摩擦片紧密接触，产生制动压力。

本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于能量转换的防爆型防跑车阻拦装置，其特征在于：包括固定底座（1）和设置在固定底座（1）上的拦阻索装置，通过设置在所述拦阻索装置上的制动钢丝绳（6）与车辆连接并在车辆速度失控时提供紧急制动；

所述拦阻索装置内设有防爆型吸能器（3），并通过所述防爆型吸能器（3）将车辆的动能转化为内能。

2.根据权利要求1所述的一种基于能量转换的防爆型防跑车阻拦装置，其特征在于：所述拦阻索装置包括制动卷筒（2），所述制动钢丝绳（6）缠绕在制动卷筒（2）上，且所述制动卷筒（2）与所述防爆型吸能器（3）传动连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于能量转换的防爆型防跑车阻拦装置，其特征在于：所述制动卷筒（2）一侧设有轴线与制动卷筒（2）轴线共线的转轴（5），所述转轴（5）插入防爆型吸能器（3）内并与防爆型吸能器（3）传动连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于能量转换的防爆型防跑车阻拦装置，其特征在于：所述防爆型吸能器（3）包括转动连接的动壳（15）和定壳（16）；

所述转轴（5）与动壳（15）传动连接，所述定壳（16）固定在固定底座（1）上；

所述动壳（15）和定壳（16）之间存在填充有油液的制动腔体，转轴（5）带动动壳（15）转动后所述动壳（15）带动制动腔体内的油液运动使得动能转化为油液内能。

5.根据权利要求1所述的一种基于能量转换的防爆型防跑车阻拦装置，其特征在于：所述制动腔体内设有泵轮（17）和涡轮（18）；

所述泵轮（17）与动壳（15）固定连接，所述涡轮（18）与定壳（16）固定连接；所述动壳（15）带动泵轮（17）转动将油液甩向固定的涡轮（18）使得油液相互冲击导致动能衰减达到制动效果。

6.根据权利要求1所述的一种基于能量转换的防爆型防跑车阻拦装置，其特征在于：所述动壳（15）上还设有摩擦片A，所述定壳（16）上设有摩擦片B；

通过推动摩擦片B与摩擦片A接触给转轴提供制动力。

7.根据权利要求1所述的一种基于能量转换的防爆型防跑车阻拦装置，其特征在于：所述定壳（16）内设有活塞腔，所述活塞腔内设有带有复位弹簧的活塞，通过向活塞腔内注入油液使活塞推动摩擦片B与摩擦片A接触。

8.根据权利要求1所述的一种基于能量转换的防爆型防跑车阻拦装置，其特征在于：所述固定底座（1）上设有制动油缸（4），并在所述转轴（5）上缠绕有油缸牵引绳（7）；

所述油缸牵引绳（7）与制动油缸（4）的活塞杆连接，所述制动油缸（4）的有杆腔通过高压油管与防爆型吸能器（3）的活塞腔连通；

所述制动油缸（4）的无杆腔与设有的油箱（10）通过低压油管（9）连接；

当转轴（5）转动时所述油缸牵引绳（7）拉动制动油缸（4）的活塞杆使有杆腔内的油液进入活塞腔中推动摩擦片B进行制动。

9.根据权利要求1所述的一种基于能量转换的防爆型防跑车阻拦装置，其特征在于：所述高压油管包括高压油管Ⅰ（8）和高压油管Ⅱ（12），所述高压油管Ⅰ（8）和高压油管Ⅱ（12）之间通过设有的油液释放阀（11）连通。

10.根据权利要求1所述的一种基于能量转换的防爆型防跑车阻拦装置，其特征在于：所述制动卷筒（2）两侧均设有转轴（5），每个转轴（5）均对应有设置在固定底座（1）上的防爆型吸能器（3）、油缸牵引绳（7）和制动油缸（4）。