CN112327271A - 一种具有自清洁功能的激光雷达矿用隔爆装置 - Google Patents

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李大明
周德华
吉强
刘志更
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王陈
鲍周洋
索艳春
张鹏
桑盛远
刘玉荣
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Shanxi Tiandi Coal Mining Machinery Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种具有自清洁功能的激光雷达矿用隔爆装置,属于激光隔爆的技术领域,包括隔爆罩、连接支架、隔爆玻璃、电控箱和自清洁组件;电控箱的箱盖上设置有激光雷达安装孔;连接支架包括平行于箱盖的横向架以及连接横向架和箱盖的竖向架,横向架上设置有隔爆罩安装孔;隔爆玻璃为环形透明钢化玻璃,直径由上到下逐渐减小,设置在横向架和箱盖之间,顶端位于隔爆罩安装孔内,底端围设在激光雷达安装孔外;隔爆罩的底端固定在隔爆罩安装孔内且压紧隔爆玻璃的顶端;自清洁组件包括清洁刷和驱动机构。本装置能够实现激光雷达在爆炸性气体环境安全地应用,自清洁组件能够将隔爆玻璃表面的灰尘清除干净,保证激光雷达的有效运行。

Description

一种具有自清洁功能的激光雷达矿用隔爆装置
技术领域
本发明属于激光隔爆的技术领域,具体公开了一种具有自清洁功能的激光雷达矿用隔爆装置。
背景技术
激光雷达本身具备很多优点,如极高的距离分辨率和角分辨率、速度分辨率高、测速范围广、能获得目标的多种图像、抗干扰能力强等。使得激光雷达在各个领域都有很好的应用。激光扫描方法是获取三维地理信息的主要途径,而且通过该途径获取的数据成果也被广泛应用于资源勘探、城市规划、农业开发、水利工程、土地利用、环境监测、交通通讯、防震减灾及国家重点建设项目等方面,为国民经济、社会发展和科学研究提供了极为重要的原始资料,并取得了显著的经济效益,展示出良好的应用前景。激光雷达除了以上应用领域,未来仍有更多的应用空间可拓展,针对不同的场景,对激光雷达的要求也不同。
目前,激光雷达等电气设备已经越来越广泛地应用于爆炸危险场所,其安全可靠运行对安全生产具有直接而且重大的影响。AQ300—2007《危险场所电气防爆安全规范》规定了爆炸性气体或可燃性粉尘环境中电气设备的选型、安装、使用、维护的安全要求及检查程序。规范要求凡是具有爆炸性危险场所的新建、改建、扩建的生产、储存装置和设施,都须使用电气防爆安全设施。对于现有技术的激光雷达,无法在爆炸性气体环境安全地应用。因此,如何使激光雷达在爆炸性气体环境中安全地应用,是本领域技术人员目前需要解决的技术问题之一。
激光雷达用于煤矿井下时,由于煤矿井下环境恶劣,光线阴暗,灰尘较多,对激光雷达的有效工作产生较大影响,所以如何去除防爆玻璃表面的灰尘,使激光雷达更有效工作,是本领域技术人员又一个需要解决的技术问题。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题,本发明提供一种具有自清洁功能的激光雷达矿用隔爆装置,能够实现激光雷达在爆炸性气体环境安全地应用,能够保证进入该装置内的爆炸气体混合物被装置内的火花、电弧引爆时,装置外壳不至被炸坏,也不至于爆炸物通过连接缝隙引爆周围环境中的爆炸性气体混合物,同时该装置还配有自清洁组件,能够将隔爆玻璃表面的灰尘清除干净,保证激光雷达的有效运行。
为实现上述目的,本发明提供一种具有自清洁功能的激光雷达矿用隔爆装置,包括隔爆罩、连接支架、隔爆玻璃、电控箱和自清洁组件;电控箱的箱盖上设置有激光雷达安装孔;连接支架包括平行于箱盖的横向架以及连接横向架和箱盖的竖向架,横向架上设置有隔爆罩安装孔,隔爆罩安装孔的直径大于激光雷达安装孔的直径且二者圆心的连线垂直于箱盖,横向架和箱盖之间为激光雷达扫描平面,竖向架位于激光雷达扫描平面的非工作区;隔爆玻璃为环形透明钢化玻璃,直径由上到下逐渐减小,设置在横向架和箱盖之间,顶端位于隔爆罩安装孔内,底端围设在激光雷达安装孔外;隔爆罩的顶端封闭,底端开口,底端固定在隔爆罩安装孔内且压紧隔爆玻璃的顶端;自清洁组件包括与隔爆玻璃外壁贴合的清洁刷以及用于驱动清洁刷沿着隔爆玻璃旋转的驱动机构。
进一步地,隔爆罩的底端和隔爆玻璃的顶端之间设置有第一紫铜垫圈。
进一步地,隔爆罩的底端自外向内设置有环形槽,第一紫铜垫圈设置在环形槽内,隔爆玻璃、第一紫铜垫圈与环形槽内侧的台阶过渡配合安装。
进一步地,隔爆玻璃的底端和箱盖之间设置有第二紫铜垫圈。
进一步地,隔爆罩的底端与隔爆罩安装孔螺纹连接。
进一步地,横向架的底面设置有环形安装槽,环形安装槽位于隔爆罩安装孔外侧;驱动机构包括设置在环形安装槽内的第一轴承、卡套和从动齿轮,与从动齿轮啮合的主动齿轮,旋转轴和电机;第一轴承内圈固定在环形安装槽的侧壁上,外圈与卡套的内圈固定连接;卡套的外圈与从动齿轮的内圈固定连接;主动齿轮的圆心通过旋转轴与电机的输出轴连接;清洁刷安装在卡套上。
进一步地,卡套的底面设置有铰接座,铰接座上铰接有刷臂,清洁刷与刷臂铰接。
进一步地,铰接座和刷臂之间设置有弹簧。
进一步地,清洁刷包括刷座以及设置在刷座上的橡胶刷片。
进一步地,电机固定在箱盖的内侧,输出轴穿过箱盖,输出轴与箱盖之间通过第二轴承转动配合;旋转轴穿过主动齿轮,底端通过联轴器与输出轴连接,顶端与横向架通过第三轴承转动配合。
本发明具有如下的有益效果:
上述具有自清洁功能的激光雷达矿用隔爆装置,能够实现激光雷达在爆炸性气体环境安全地应用,能够保证进入该装置内的爆炸气体混合物被装置内的火花、电弧引爆时,装置外壳不至被炸坏,也不至于爆炸物通过连接缝隙引爆周围环境中的爆炸性气体混合物,激光雷达的扫描平面的工作区多为270度,本装置采用一整块环形透明钢化玻璃作为隔爆玻璃,且将竖向架设置在激光雷达扫描平面的非工作区,可以保证更大角度的激光扫描范围和有效透光面积;煤矿井下环境恶劣,灰尘较多,本装置中隔爆玻璃的直径由上到下逐渐减小,灰尘不易堆积在隔爆玻璃上,而且本装置还配有自清洁组件,可以时刻清理防爆玻璃外侧的灰尘,保证了防爆玻璃的透明度,减小外部环境因素对激光雷达的影响。
附图说明
图1为本发明所述具有自清洁功能的激光雷达矿用隔爆装置的主视图;
图2为图1所示激光雷达矿用隔爆装置的左视图;
图3为图2中A-A方向的剖视图;
图4为激光雷达矿用隔爆装置中自清洁组件的示意图;
图5为图3中A部分的放大图;
图6为图3中B部分的放大图。
其中,附图标记对应的名称为:
1-隔爆罩;2-连接支架;3-隔爆玻璃;4.1-箱盖;4.2-箱体;5-清洁刷;5.1-刷座;5.2-橡胶刷片;6-第一紫铜垫圈;7-第二紫铜垫圈;8-第一轴承;9-卡套;10-从动齿轮;11-主动齿轮;12-旋转轴;13-电机;14-刷臂;15-弹簧;16-第二轴承;17-联轴器;18-第三轴承;19-激光雷达。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本实施例提供一种具有自清洁功能的激光雷达矿用隔爆装置,包括隔爆罩1、连接支架2、隔爆玻璃3、电控箱和自清洁组件;电控箱的箱盖4.1上设置有激光雷达安装孔;连接支架2包括平行于箱盖4.1的横向架以及连接横向架和箱盖4.1的竖向架,横向架上设置有隔爆罩安装孔,隔爆罩安装孔的直径大于激光雷达安装孔的直径且二者圆心的连线垂直于箱盖4.1,横向架和箱盖4.1之间为激光雷达扫描平面,竖向架位于激光雷达扫描平面的非工作区;隔爆玻璃3为环形透明钢化玻璃,直径由上到下逐渐减小,设置在横向架和箱盖4.1之间,顶端位于隔爆罩安装孔内,底端围设在激光雷达安装孔外;隔爆1罩的顶端封闭,底端开口,底端固定在隔爆罩安装孔内且压紧隔爆玻璃3的顶端;自清洁组件包括与隔爆玻璃3外壁贴合的清洁刷5以及用于驱动清洁刷5沿着隔爆玻璃3旋转的驱动机构。
进一步地,隔爆罩1的底端和隔爆玻璃3的顶端之间设置有第一紫铜垫圈6。
进一步地,隔爆罩1的底端自外向内设置有环形槽,第一紫铜垫圈6设置在环形槽内,隔爆玻璃3、第一紫铜垫圈6与环形槽内侧的台阶过渡配合安装。环形槽上设置有法兰孔,第一紫铜垫圈6通过螺栓固定在环形槽内。
进一步地,隔爆玻璃3的底端和箱盖4.1之间设置有第二紫铜垫圈7。隔爆玻璃3的上下两端分别安装第一和第二紫铜垫圈,使得隔爆玻璃3与连接支架2和箱盖4.1之间更加紧密,其物理属性耐高温高压,可以有效隔爆。
进一步地,连接支架2与箱盖4.1之间进行焊接,使得隔爆装置有更优密闭效果,更好地起到隔爆作用。
进一步地,隔爆罩1的底端与隔爆罩安装孔螺纹连接,便于安装和拆卸。
进一步地,横向架的底面设置有环形安装槽,环形安装槽位于隔爆罩安装孔外侧;驱动机构包括设置在环形安装槽内的第一轴承8、卡套9和从动齿轮10,与从动齿轮10啮合的主动齿轮11,旋转轴12和电机13;第一轴承8内圈固定在环形安装槽的侧壁上,外圈与卡套9的内圈固定连接;卡套9的外圈与从动齿轮10的内圈固定连接;主动齿轮11的圆心通过旋转轴12与电机13的输出轴连接;清洁刷5安装在卡套9上。电机13提供动力,通过从动齿轮10和主动齿轮11的啮合使从动齿轮10旋转,固定在从动齿轮10上的卡套9带动清洁刷5沿着隔爆玻璃3旋转。
进一步地,卡套9的底面设置有铰接座,铰接座上铰接有刷臂14,清洁刷5与刷臂14铰接,以便能灵活调整刷臂14的角度,使刷臂14与隔爆玻璃3时刻紧贴。
进一步地,铰接座和刷臂14之间设置有弹簧15,通过弹簧15的弹力进一步保证刷臂14与隔爆玻璃3时刻紧贴。
进一步地,清洁刷5包括刷座5.1以及设置在刷座5.1上的橡胶刷片5.2,橡胶刷片5.2用于清除隔爆玻璃3表面杂质,总长度与隔爆玻璃3斜面长度相等。
进一步地,电机13通过螺纹配合固定在箱盖4.1的内侧,输出轴穿过箱盖4.1,输出轴与箱盖4.1之间通过第二轴承16转动配合;旋转轴12穿过主动齿轮11,与主动齿轮11之间通过花键连接,底端通过联轴器17与输出轴连接,顶端与横向架通过第三轴承18转动配合。
进一步地,电机13采用直流电机,主动齿轮11,旋转轴12和电机13均安装在隔爆玻璃3和竖向架之间。
进一步地,箱盖4.1和箱体4.2通过螺栓连接。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种具有自清洁功能的激光雷达矿用隔爆装置,其特征在于,包括隔爆罩、连接支架、隔爆玻璃、电控箱和自清洁组件;
所述电控箱的箱盖上设置有激光雷达安装孔;
所述连接支架包括平行于箱盖的横向架以及连接横向架和箱盖的竖向架,横向架上设置有隔爆罩安装孔,隔爆罩安装孔的直径大于激光雷达安装孔的直径且二者圆心的连线垂直于箱盖,横向架和箱盖之间为激光雷达扫描平面,竖向架位于激光雷达扫描平面的非工作区;
所述隔爆玻璃为环形透明钢化玻璃,直径由上到下逐渐减小,设置在横向架和箱盖之间,顶端位于隔爆罩安装孔内,底端围设在激光雷达安装孔外;
所述隔爆罩的顶端封闭,底端开口,底端固定在隔爆罩安装孔内且压紧隔爆玻璃的顶端;
所述自清洁组件包括与隔爆玻璃外壁贴合的清洁刷以及用于驱动清洁刷沿着隔爆玻璃旋转的驱动机构。
2.根据权利要求1所述的具有自清洁功能的激光雷达矿用隔爆装置,其特征在于,隔爆罩的底端和隔爆玻璃的顶端之间设置有第一紫铜垫圈。
3.根据权利要求2所述的具有自清洁功能的激光雷达矿用隔爆装置,其特征在于,隔爆罩的底端自外向内设置有环形槽,第一紫铜垫圈设置在环形槽内,隔爆玻璃、第一紫铜垫圈与环形槽内侧的台阶过渡配合安装。
4.根据权利要求3所述的具有自清洁功能的激光雷达矿用隔爆装置,其特征在于,隔爆玻璃的底端和箱盖之间设置有第二紫铜垫圈。
5.根据权利要求4所述的具有自清洁功能的激光雷达矿用隔爆装置,其特征在于,隔爆罩的底端与隔爆罩安装孔螺纹连接。
6.根据权利要求1-5任一项所述的具有自清洁功能的激光雷达矿用隔爆装置,其特征在于,横向架的底面设置有环形安装槽,环形安装槽位于隔爆罩安装孔外侧;
驱动机构包括设置在环形安装槽内的第一轴承、卡套和从动齿轮,与从动齿轮啮合的主动齿轮,旋转轴和电机;
第一轴承内圈固定在环形安装槽的侧壁上,外圈与卡套的内圈固定连接;
卡套的外圈与从动齿轮的内圈固定连接;
主动齿轮的圆心通过旋转轴与电机的输出轴连接;
清洁刷安装在卡套上。
7.根据权利要求6所述的具有自清洁功能的激光雷达矿用隔爆装置,其特征在于,卡套的底面设置有铰接座,铰接座上铰接有刷臂,清洁刷与刷臂铰接。
8.根据权利要求7所述的具有自清洁功能的激光雷达矿用隔爆装置,其特征在于,铰接座和刷臂之间设置有弹簧。
9.根据权利要求8所述的具有自清洁功能的激光雷达矿用隔爆装置,其特征在于,清洁刷包括刷座以及设置在刷座上的橡胶刷片。
10.根据权利要求9所述的具有自清洁功能的激光雷达矿用隔爆装置,其特征在于,电机固定在箱盖的内侧,输出轴穿过箱盖,输出轴与箱盖之间通过第二轴承转动配合;
旋转轴穿过主动齿轮,底端通过联轴器与输出轴连接,顶端与横向架通过第三轴承转动配合。
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