CN109751273A - 矿用通风机制动模拟试验方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于煤矿安全技术领域，尤其涉及矿用通风机制动模拟试验方法及装置，首先将制备好的刹车片试件放置在爆炸槽内的夹持装置上；接着封闭爆炸槽，开启爆炸槽内的搅拌风扇，对充入爆炸槽内的试验用爆炸性气体搅拌；待试验气体浓度至规定值，开启变频电机，通过弹性联轴器带动摩擦盘旋转，待转速达到规定数值后，开启并调节加压装置，使刹车片试件在垂直方向上移动，并与摩擦盘环形表面接触，承受一定的正压力，在预设的时间内与摩擦盘产生摩擦，考核刹车片与摩擦盘间温度升高，是否能引燃爆炸槽内的试验气体。本发明操作简单，可测试发生紧急情况时，考核通风机通过叶轮制动装置导致局部温升后的安全性。

Description

矿用通风机制动模拟试验方法及装置

技术领域

本发明属于煤矿安全技术领域，涉及矿用通风机制动模拟试验方法及装置。

背景技术

为解决环境问题，兑现我国应对气候变化做出的国际承诺，必须推进能源生产和消费革命，构建清洁低碳、安全高效的能源体系，大力发展天然气、可再生能源、核能等也因此成为趋势。不过，我国“富煤贫油少气”的资源禀赋仍未改变，当前我国天然气对外依存度已高达30％，核能、可再生能源等仍在发展当中，体量较小，尚不足以支撑我国经济发展的巨大能源需求。矿井通风是煤矿安全生产的基本保障。矿井通风指借助于机械，向井下各用风点连续输送适量的新鲜空气，供给人员呼吸，稀释并排出各种有害气体和浮尘，以降低环境温度，创造良好的气候条件，并在发生灾变时能够根据撤人救灾的需要调节和控制风流流动路线的作业。在高瓦斯或者煤与瓦斯突出矿井，通风工作的重要性尤为显著，这是由于在标准状况下瓦斯按体积百分比浓度为5～16％时，遇到高温火源后就会发生瓦斯爆炸，且浓度在9.1～9.5％时爆炸威力最大。在矿用通风机叶轮制动时，刹车片与刹车盘将发生摩擦，使得刹车片的温度升高，若此时存在一定浓度的瓦斯气体，则极易导致煤矿瓦斯爆炸事故的发生。在矿井的提升机刹车时，同样存在该种安全隐患。

发明内容

有鉴于此，本发明为了解决使用矿用通风机刹车时，存在安全隐患的问题，提供一种可测试大型通风机发生紧急情况时，所配套的叶轮制动装置的局部温升，考核叶轮制动装置制动盘与摩擦片摩擦后的安全性的矿用通风机制动模拟试验方法及装置。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：矿用通风机制动模拟试验装置，包括减振机架、带爆炸槽腔室的爆炸箱以及变频电机，爆炸箱侧箱面设置有放气阀、加压装置以及观察窗，加压装置自由端连接有处于爆炸槽内的夹持装置，夹持装置固定安装有刹车片，爆炸箱上箱面设置有薄膜卷筒、搅拌风扇以及摩擦力测试组件，爆炸箱前端设置有带门把手的防爆槽门，爆炸箱后箱面在爆炸槽腔室内设置有摩擦盘，摩擦盘通过联轴器连接在变频电机上，爆炸箱后端面贯穿连接有充气系统。

可选的，加压装置设置为左右对称的两个，且均控制连接有对刹车片进行固定夹紧的夹持装置。

可选的，摩擦力测试组件设置有位于刹车片试件下端面与旋转的摩擦盘环形表面切线方向上的拉力传感器。

可选的，充气系统设置有单向进气阀门，放气阀设置有单向出气阀门。

可选的，薄膜卷筒用于固定薄膜，薄膜用于密封爆炸槽，防爆槽门将薄膜压紧密封。

可选的，用于搅拌充入气体的搅拌风扇贯穿在爆炸槽内，设置为防爆型装置。

可选的，爆炸箱门上设置有硅胶密封胶条，门把手设置有快速自锁的压力钳。

可选的，加压装置由气缸座和气缸、压力传感器、精密减压控制阀组成。

采用上述的矿用通风机制动模拟试验装置的试验方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将制备好的刹车片试件放置在爆炸槽内的夹持装置上，并使其紧固，防止发生掉落；

S2：将薄膜卷筒上缠绕的薄膜覆盖在爆炸槽的前端口，并应用安设门把手的防爆槽门对放置刹车片试件的爆炸槽进行封闭；

S3：开启设置于爆炸槽内的搅拌风扇，用于对充入爆炸槽内的试验用爆炸性气体进行搅拌；打开充气系统，对爆炸槽充入试验用爆炸性气体，待气体浓度至预定值；若充入试验用爆炸性气体的浓度不符合试验要求，则打开放气阀；而后，重复充气过程；

S4：开启变频电机，使其通过弹性联轴器，带动摩擦盘旋转；待转速达到稳定数值后，随即开启加压装置，使刹车片试件在垂直方向上移动；

S5：调节加压装置，使刹车片试件与摩擦盘环形表面接触，并承受一定正压力，在预设的时间内与摩擦盘产生摩擦，考核刹车片与摩擦盘间温度升高，是否能引燃爆炸槽内的试验气体。

本基础方案的原理在于：本发明是模拟验证风机叶轮制动时，叶轮制动装置产生的温升，是否引燃试验用气体；同时可用于提升机制动装置安全性试验；其是通过变频电机提供动力，带动联轴器和摩擦盘旋转，预先在摩擦片上施加一定正压力，在给定时间内与摩擦盘产生摩擦，考察摩擦片与摩擦盘间温度升高，是否能引燃爆炸槽内的试验气体。

本基础方案的有益效果在于：本发明特有的矿用主通风机制动试验方法，可真实的模拟验证风机叶轮制动时，叶轮制动装置产生的温升，是否引燃试验用气体。

进一步，有益效果：本发明提供的矿用主通风机制动试验方法，可精确的对刹车片作用于摩擦盘的正压力与摩擦力进行控制，用以表征不同工况条件下的矿用通风机及提升机制动时刹车片所承载的正压力与摩擦力。

进一步，有益效果：本发明提供的矿用主通风机制动试验方法，在设定的时间内，完成试验后，可获得矿用通风机及提升机制动作业过程是否引燃、引爆爆炸性气体，为矿用通风机及提升机制动装置的研发与生产提供准确的科学依据。

本发明的有益效果在于：可模拟验证风机叶轮制动时，叶轮制动装置产生的温升，是否引燃试验用气体；亦可用于提升机制动装置安全性试验，为矿用主通风机叶轮制动装置或提升机制动装置的研发与生产提供科学依据。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明矿用通风机制动模拟试验装置整体的结构示意图；

图2为本发明矿用通风机制动模拟试验装置内部的结构示意图。

具体实施方式

下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。

说明书附图中的附图标记包括：减振机架1、放气阀2、加压装置3、观察窗4、变频电机5、摩擦力测试组件6、搅拌风扇7、薄膜卷筒8、门把手9、防爆槽门10、爆炸槽11、充气系统12、摩擦盘13、夹持装置14、刹车片15。

如图1-2所示的矿用通风机制动模拟试验装置，包括减振机架1、带爆炸槽11腔室的爆炸箱以及变频电机5，爆炸箱侧箱面设置有放气阀2、加压装置3以及观察窗4，放气阀2设置有单向出气阀门，加压装置3由气缸座和气缸、压力传感器、精密减压控制阀组成，气缸对试件的压力大小，由精密减压阀调整供给气缸的压强来进行控制，其自由端连接有处于爆炸槽11内的夹持装置14，夹持装置14固定安装有刹车片15，加压装置3设置为左右对称的两个，且均控制连接有对刹车片15进行固定夹紧的夹持装置14，爆炸箱上箱面设置有薄膜卷筒8、搅拌风扇7以及摩擦力测试组件6，薄膜卷筒8用于固定薄膜，薄膜用于密封爆炸槽11，防爆槽门10将薄膜压紧密封，用于搅拌充入气体的搅拌风扇7贯穿在爆炸槽11内，设置为防爆型装置，摩擦力测试组件6设置有位于刹车片15试件下端面与旋转的摩擦盘13环形表面切线方向上的拉力传感器，爆炸箱前端设置有带门把手9的防爆槽门10，爆炸箱门上设置有硅胶密封胶条，门把手9设置有快速自锁的压力钳，爆炸箱后箱面在爆炸槽11腔室内设置有摩擦盘13，摩擦盘13通过联轴器连接在变频电机5上，爆炸箱后端面贯穿连接有充气系统12，充气系统12设置有单向进气阀门。

采用上述的矿用通风机制动模拟试验装置的试验方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将制备好的刹车片15试件放置在爆炸槽11内的夹持装置14上，采用插入式放置使其紧固，挡板阻挡试件，防止发生掉落；

S2：将薄膜卷筒8上缠绕的薄膜覆盖在爆炸槽11的前端口，并应用安设门把手9的防爆槽门10对放置刹车片15试件的爆炸槽11进行封闭；

S3：开启设置于爆炸槽11内的防爆型搅拌风扇7，用于对充入爆炸槽11内的试验用爆炸性气体进行搅拌，使得爆炸槽11内试验性气体的浓度均匀；打开充气系统12，对爆炸槽11充入试验用爆炸性气体，待气体浓度至预定值；若充入试验用爆炸性气体的浓度不符合试验要求，则打开放气阀2；而后，重复充气过程；

S31：待爆炸槽11内的试验气体浓度至预定值后，应随即关闭搅拌风扇7，防止爆炸槽11内的试验气体发生爆炸后损毁搅拌风扇7；

S4：开启变频电机5，使其通过弹性联轴器，带动摩擦盘13旋转；待转速达到稳定数值后，随即开启加压装置3，使刹车片15试件在垂直方向上移动；

S41：改变变频器的输入功率，可改变电机的转速，使其输出旋转线速度达到试验要求，真实的模拟煤矿通风机或提升机旋转机构的转速；

S42：刹车片15试件在气缸压强的作用下可在垂直方向上移动；

S5：调节加压装置3，使刹车片15试件与摩擦盘13环形表面接触，并承受一定正压力，在预设的时间内与摩擦盘13产生摩擦，考核刹车片15与摩擦盘13间温度升高，是否能引燃爆炸槽11内的试验气体；

S51：当气缸内径一定时，气缸输出压力将由气源压强大小决定；

S52：若试验需要气缸输出某一特定的压力时，则调节精密减压控制阀使其压力至相应的数值；

S53：刹车片15试件与旋转的摩擦盘13接触时，将发生摩擦；刹车片15试件下端面与旋转的摩擦盘13环形表面的摩擦力可由设置于切线方向上的拉力传感器进行测定；

S54：刹车片15试件与旋转的摩擦盘13摩擦时，产生的摩擦力将全部作用与拉力传感器上，装置自身重量可在系统上重设归零。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (9)

1.矿用通风机制动模拟试验装置，其特征在于，包括减振机架、带爆炸槽腔室的爆炸箱以及变频电机，所述爆炸箱侧箱面设置有放气阀、加压装置以及观察窗，所述加压装置自由端连接有处于爆炸槽内的夹持装置，所述夹持装置固定安装有刹车片，所述爆炸箱上箱面设置有薄膜卷筒、搅拌风扇以及摩擦力测试组件，所述爆炸箱前端设置有带门把手的防爆槽门，所述爆炸箱后箱面在所述爆炸槽腔室内设置有摩擦盘，所述摩擦盘通过联轴器连接在所述变频电机上，所述爆炸箱后端面贯穿连接有充气系统。

2.如权利要求1所述的矿用通风机制动模拟试验装置，其特征在于，所述加压装置设置为左右对称的两个，且均控制连接有对所述刹车片进行固定夹紧的夹持装置。

3.如权利要求1所述的矿用通风机制动模拟试验装置，其特征在于，所述摩擦力测试组件设置有位于刹车片试件下端面与旋转的摩擦盘环形表面切线方向上的拉力传感器。

4.如权利要求1所述的矿用通风机制动模拟试验装置，其特征在于，所述充气系统设置有单向进气阀门，所述放气阀设置有单向出气阀门。

5.如权利要求1所述的矿用通风机制动模拟试验装置，其特征在于，所述薄膜卷筒用于固定薄膜，所述薄膜用于密封爆炸槽，所述防爆槽门将所述薄膜压紧密封。

6.如权利要求1所述的矿用通风机制动模拟试验装置，其特征在于，所述用于搅拌充入气体的搅拌风扇贯穿在所述爆炸槽内，设置为防爆型装置。

7.如权利要求1所述的矿用通风机制动模拟试验装置，其特征在于，所述爆炸箱门上设置有硅胶密封胶条，所述门把手设置有快速自锁的压力钳。

8.如权利要求1所述的矿用通风机制动模拟试验装置，其特征在于，所述加压装置由气缸座和气缸、压力传感器、精密减压控制阀组成。

9.采用如权利要求1所述的矿用通风机制动模拟试验装置的试验方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将制备好的所述刹车片试件放置在爆炸槽内的夹持装置上，并使其紧固，防止发生掉落；

S2：将薄膜卷筒上缠绕的薄膜覆盖在爆炸槽的前端口，并应用安设门把手的防爆槽门对放置刹车片试件的爆炸槽进行封闭；

S3：开启设置于爆炸槽内的搅拌风扇，用于对充入爆炸槽内的试验用爆炸性气体进行搅拌；打开充气系统，对爆炸槽充入试验用爆炸性气体，待气体浓度至预定值；若充入试验用爆炸性气体的浓度不符合试验要求，则打开放气阀；而后，重复充气过程；

S4：开启变频电机，使其通过弹性联轴器，带动摩擦盘旋转；待转速达到稳定数值后，随即开启加压装置，使刹车片试件在垂直方向上移动；

S5：调节加压装置，使刹车片试件与摩擦盘环形表面接触，并承受一定正压力，在预设的时间内与摩擦盘产生摩擦，考核刹车片与摩擦盘间温度升高，是否能引燃爆炸槽内的试验气体。