CN112443358A - 一种环保型矿井安全保障仪及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环保型矿井安全保障仪及其使用方法，包括储气背包，所述储气背包左上侧设有保护机构，所述保护机构包括底部块，所述底部块内设有开口朝上的收纳空间；本发明通过弹性腰带与肩带可方便地佩戴在使用者身上，对矿井内作业影响较小，可实时监测矿井内的甲烷与一氧化碳浓度，当甲烷浓度慢慢上升时可通过配备的储气背包大量储存安全空气，并在甲烷浓度过高或者产生一氧化碳等危险情况时使用，保障使用者的生命安全，通过在使用者头部产生环绕式的透明塑料薄膜圈，且设有斜向上与斜向下的开口，从上下两个方向喷出安全空气，不影响使用者视线，有效保障使用者与矿井内有害空气隔绝，从而为使用者的逃脱争取了宝贵的时间，提高了使用者的存活率。

Description

一种环保型矿井安全保障仪及其使用方法

技术领域

本发明涉及矿井安全相关技术领域，具体为一种环保型矿井安全保障仪及其使用方法。

背景技术

矿井是形成地下煤矿生产系统的井巷、硐室、装备、地面建筑物和构筑物的总称，在矿井中发生的安全事故并不少见，通常有瓦斯泄漏、透水事故，机电事故等，而瓦斯泄漏是一种最为常见的事故，虽然现在一般会在矿井内配备瓦斯检测仪来检测并发出警报，但是由于没有充足的氧气供应，即使知道有瓦斯泄漏，矿井内的工人也通常会时间不够逃脱而中毒，造成大量的生命财产损失。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环保型矿井安全保障仪及其使用方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一一种环保型矿井安全保障仪，包括储气背包,所述储气背包左上侧设有保护机构，所述保护机构包括底部块，所述底部块内设有开口朝上的收纳空间，所述收纳空间下侧内壁通过底部腔连通外界空间，所述收纳空间内左右两侧分别固定设有铁块，每个所述铁块上侧都吸附有磁块，两个所述磁块上侧固定设有一个盖板，所述盖板与所述底部块上端面相抵，所述盖板内设有贯穿所述盖板上下端面的顶部腔，所述盖板下端面以所述顶部腔为中心，均匀固定设有十个塑料薄膜条，每两个塑料薄膜条间都通过塑料薄膜片连接，所述塑料薄膜片固定设置在所述收纳空间下侧内壁与所述盖板下端面间，所述塑料薄膜条下端固定设置在所述收纳空间下侧内壁，每个所述塑料薄膜条上都设有开口朝内的第一排气孔与第二排气孔，所述底部块内设有环形腔，所述环形腔位于所述收纳空间下侧，所述环形腔上侧内壁均匀分布有十个连通所述塑料薄膜条与所述环形腔的连接孔，所述环形腔右侧设有连通所述环形腔与外界空间的输气管，所述输气管内设有贯穿所述输气管上下侧内壁的滑槽，所述滑槽下侧内壁固定设有电磁铁，所述电磁铁上端固定设有拉力弹簧，所述拉力弹簧上端固定设有铁质挡块，所述铁质挡块上下滑动设置在所述滑槽内，所述铁质挡块堵住所述输气管；

所述储气背包下侧设有检测机构，所述检测机构包括放置块，所述放置块内设有开口朝右的吸气空间，所述吸气空间左侧内壁从上往下依次固定设有距离传感器、甲烷检测设备、驱动设备与一氧化碳检测设备，所述驱动设备控制有扇叶轴，所述扇叶轴上固定设有扇叶，所述扇叶轴上下两侧设有固定设置在所述吸气空间内的两个橡胶挡块，所述吸气空间左侧设有吸入管道，所述吸入管道内转动设有闭合块，所述闭合块将所述吸入管道堵住，所述闭合块内设有贯穿所述闭合块上下端面的中间孔，所述闭合块后端面固定设有电机轴，所述电机轴由动力电机控制，所述动力电机固定设置在所述放置块内，所述动力电机上还固定设有两个绕线轮，每个所述绕线轮上都卷绕有细线，所述放置块上下两侧都固定设有固定杆，每个所述固定杆上都通过扭簧转动设有转板，所述转板内设有贯穿所述转板上下端面的通气孔，所述细线一端固定连接在对应的所述转板上，所述细线由导向轮导向，所述导向轮转动设置在轮轴上，所述轮轴固定设置在支撑板上，两个所述支撑板分别固定设置在所述放置块上下端面。

所述储气空间与所述输气管通过排气软管连通，所述储气空间与所述吸入管道通过储气软管连通。

所述第一排气孔开口斜向上，所述第二排气孔开口斜向下。

所述塑料薄膜条为不透气的柔性薄膜材质，所述储气背包为伸缩性较好的橡胶或者硅胶材质，所述塑料薄膜条与所述塑料薄膜片为透明材质。

所述储气背包左端面固定设有两个肩带，所述放置块左端面固定设有弹性腰带。

一种环保型矿井安全保障仪的使用方法，具体步骤如下：

初始状态时，两个扭簧都处于压缩状态

使用者在进入矿井时，手动将头穿过底部腔与顶部腔，使得底部块与盖板位于使用者的脖子附近，并通过两个肩带背起储气背包，通过弹性腰带将放置块绑在使用者腹部；

使用时，需启动驱动设备，并打开距离传感器、甲烷检测设备与一氧化碳检测设备,驱动设备驱动扇叶轴转动，带动扇叶转动，将矿井中的空气吸入吸气空间内，并从两个通气孔排出，甲烷检测设备可检测矿井内空气的甲烷浓度，一氧化碳检测设备可检测矿井内空气的一氧化碳浓度：

当甲烷检测设备检测到矿井内的瓦斯浓度达到一定值（不影响人正常呼吸，但已脱离正常浓度时），甲烷检测设备控制动力电机启动，动力电机驱动电机轴转动九十度，电机轴带动两个绕线轮及闭合块转动九十度，闭合块转动九十度使得吸气空间通过吸入管道与中间孔连通储气软管，两个绕线轮转动后，松开细线,扭簧复位，带动转板转动，两个转板向内转动，使得吸气空间右侧开口减小，使得空气更加汇聚式地吸入吸气空间，并且转板在转动后，通气孔贴合橡胶挡块，使得通气孔被堵住，吸入吸气空间内的空气只能通过储气软管进入储气空间内，使得储气背包膨胀，并且转板在转动后遮挡距离传感器，使得距离传感器检测到距离变短，距离传感器控制驱动设备加大功率，使得扇叶轴加速转动，将空气更快地吸入储气空间内，储气背包持续膨胀，储气空间内储存大量空气；

当甲烷检测设备检测到矿井内的瓦斯浓度超标或者一氧化碳检测设备检测到矿井内的空气有一氧化碳时，甲烷检测设备或者一氧化碳检测设备控制动力电机再次工作（只工作一次，不会两个同时触发），动力电机驱动电机轴转动九十度，使得闭合块旋转九十度，再次堵住吸入管道,矿井内的空气无法继续吸入储气空间内；

同时，甲烷检测设备或者一氧化碳检测设备将信号发送至本发明配备的控制终端内，使得控制终端控制电磁铁通电，电磁铁吸引铁质挡块下降，拉力弹簧被压缩，使得输气管被连通，由于储气空间内储存了大量的空气且拥有较大的气压，储气空间内的空气喷出，从排气软管进入输气管并进入环形腔，通过诗歌连接孔分别喷至对应的塑料薄膜条内，使得塑料薄膜条被撑起处于竖直状态，铁块与磁块脱离吸附，盖板随着塑料薄膜条被撑起而向上运动，盖板运动至使用者头顶，使得使用者的整个头部都被塑料薄膜条与塑料薄膜片围住，由于塑料薄膜条与塑料薄膜片为透明材质，所以不影响使用者的正常逃跑，储气空间内的空气最终从第一排气孔与第二排气孔喷出，由于第一排气孔开口斜向上，第二排气孔开口斜向下，使得气流从上下两个方向流出，从而防止使用者吸入矿井内此时的有害空气，并为使用者提供储气空间内的安全空气，储气空间内的空气可维持使用者几分钟的呼吸，来保证使用者安全逃离。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过弹性腰带与肩带可方便地佩戴在使用者身上，对矿井内作业影响较小，可实时监测矿井内的甲烷与一氧化碳浓度，当甲烷浓度慢慢上升时可通过配备的储气背包大量储存安全空气，并在甲烷浓度过高或者产生一氧化碳等危险情况时使用，保障使用者的生命安全，通过在使用者头部产生环绕式的透明塑料薄膜圈，且设有斜向上与斜向下的开口，从上下两个方向喷出安全空气，既不影响使用者视线，也可有效保障使用者与矿井内有害空气隔绝，从而为使用者的逃脱争取了宝贵的时间，大大提高了使用者的存活率。

附图说明

图1为本发明一种环保型矿井安全保障仪的整体结构示意图；

图2为图1中A处放大示意图；

图3为图1中B处放大示意图;

图4为图2中D处放大示意图;

图5为图2中C-C方向结构示意图;

图6为图2中E-E方向结构示意图;

图7为图3中F-F方向结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种环保型矿井安全保障仪，包括储气背包10,所述储气背包10左上侧设有保护机构80，所述保护机构80包括底部块15，所述底部块15内设有开口朝上的收纳空间19，所述收纳空间19下侧内壁通过底部腔16连通外界空间，所述收纳空间19内左右两侧分别固定设有铁块21，每个所述铁块21上侧都吸附有磁块22，两个所述磁块22上侧固定设有一个盖板23，所述盖板23与所述底部块15上端面相抵，所述盖板23内设有贯穿所述盖板23上下端面的顶部腔24，所述盖板23下端面以所述顶部腔24为中心，均匀固定设有十个塑料薄膜条20，每两个塑料薄膜条20间都通过塑料薄膜片53连接，所述塑料薄膜片53固定设置在所述收纳空间19下侧内壁与所述盖板23下端面间，所述塑料薄膜条20下端固定设置在所述收纳空间19下侧内壁，每个所述塑料薄膜条20上都设有开口朝内的第一排气孔25与第二排气孔26，所述底部块15内设有环形腔17，所述环形腔17位于所述收纳空间19下侧，所述环形腔17上侧内壁均匀分布有十个连通所述塑料薄膜条20与所述环形腔17的连接孔18，所述环形腔17右侧设有连通所述环形腔17与外界空间的输气管27，所述输气管27内设有贯穿所述输气管27上下侧内壁的滑槽30，所述滑槽30下侧内壁固定设有电磁铁28，所述电磁铁28上端固定设有拉力弹簧29，所述拉力弹簧29上端固定设有铁质挡块31，所述铁质挡块31上下滑动设置在所述滑槽30内，所述铁质挡块31堵住所述输气管27；

所述储气背包10下侧设有检测机构81，所述检测机构81包括放置块33，所述放置块33内设有开口朝右的吸气空间43，所述吸气空间43左侧内壁从上往下依次固定设有距离传感器40、甲烷检测设备41、驱动设备49与一氧化碳检测设备46，所述驱动设备49控制有扇叶轴45，所述扇叶轴45上固定设有扇叶44，所述扇叶轴45上下两侧设有固定设置在所述吸气空间43内的两个橡胶挡块42，所述吸气空间43左侧设有吸入管道50，所述吸入管道50内转动设有闭合块51，所述闭合块51将所述吸入管道50堵住，所述闭合块51内设有贯穿所述闭合块51上下端面的中间孔52，所述闭合块51后端面固定设有电机轴58，所述电机轴58由动力电机59控制，所述动力电机59固定设置在所述放置块33内，所述动力电机59上还固定设有两个绕线轮57，每个所述绕线轮57上都卷绕有细线37，所述放置块33上下两侧都固定设有固定杆47，每个所述固定杆47上都通过扭簧48转动设有转板39，所述转板39内设有贯穿所述转板39上下端面的通气孔38，所述细线37一端固定连接在对应的所述转板39上，所述细线37由导向轮34导向，所述导向轮34转动设置在轮轴35上，所述轮轴35固定设置在支撑板36上，两个所述支撑板36分别固定设置在所述放置块33上下端面。

所述储气空间12与所述输气管27通过排气软管13连通，所述储气空间12与所述吸入管道50通过储气软管14连通。

所述第一排气孔25开口斜向上，所述第二排气孔26开口斜向下。

所述塑料薄膜条20为不透气的柔性薄膜材质，所述储气背包10为伸缩性较好的橡胶或者硅胶材质，所述塑料薄膜条20与所述塑料薄膜片53为透明材质。

所述储气背包10左端面固定设有两个肩带11，所述放置块33左端面固定设有弹性腰带32。

一种环保型矿井安全保障仪的使用方法，具体步骤如下：

初始状态时，两个扭簧48都处于压缩状态

使用者在进入矿井时，手动将头穿过底部腔16与顶部腔24，使得底部块15与盖板23位于使用者的脖子附近，并通过两个肩带11背起储气背包10，通过弹性腰带32将放置块33绑在使用者腹部；

使用时，需启动驱动设备49，并打开距离传感器40、甲烷检测设备41与一氧化碳检测设备46,驱动设备49驱动扇叶轴45转动，带动扇叶44转动，将矿井中的空气吸入吸气空间43内，并从两个通气孔38排出，甲烷检测设备41可检测矿井内空气的甲烷浓度，一氧化碳检测设备46可检测矿井内空气的一氧化碳浓度：

当甲烷检测设备41检测到矿井内的瓦斯浓度达到一定值（不影响人正常呼吸，但已脱离正常浓度时），甲烷检测设备41控制动力电机59启动，动力电机59驱动电机轴58转动九十度，电机轴58带动两个绕线轮57及闭合块51转动九十度，闭合块51转动九十度使得吸气空间43通过吸入管道50与中间孔52连通储气软管14，两个绕线轮57转动后，松开细线37,扭簧48复位，带动转板39转动，两个转板39向内转动，使得吸气空间43右侧开口减小，使得空气更加汇聚式地吸入吸气空间43，并且转板39在转动后，通气孔38贴合橡胶挡块42，使得通气孔38被堵住，吸入吸气空间43内的空气只能通过储气软管14进入储气空间12内，使得储气背包10膨胀，并且转板39在转动后遮挡距离传感器40，使得距离传感器40检测到距离变短，距离传感器40控制驱动设备49加大功率，使得扇叶轴45加速转动，将空气更快地吸入储气空间12内，储气背包10持续膨胀，储气空间12内储存大量空气；

当甲烷检测设备41检测到矿井内的瓦斯浓度超标或者一氧化碳检测设备46检测到矿井内的空气有一氧化碳时，甲烷检测设备41或者一氧化碳检测设备46控制动力电机59再次工作（只工作一次，不会两个同时触发），动力电机59驱动电机轴58转动九十度，使得闭合块51旋转九十度，再次堵住吸入管道50,矿井内的空气无法继续吸入储气空间12内；

同时，甲烷检测设备41或者一氧化碳检测设备46将信号发送至本发明配备的控制终端内，使得控制终端控制电磁铁28通电，电磁铁28吸引铁质挡块31下降，拉力弹簧29被压缩，使得输气管27被连通，由于储气空间12内储存了大量的空气且拥有较大的气压，储气空间12内的空气喷出，从排气软管13进入输气管27并进入环形腔17，通过诗歌连接孔18分别喷至对应的塑料薄膜条20内，使得塑料薄膜条20被撑起处于竖直状态，铁块21与磁块22脱离吸附，盖板23随着塑料薄膜条20被撑起而向上运动，盖板23运动至使用者头顶，使得使用者的整个头部都被塑料薄膜条20与塑料薄膜片53围住，由于塑料薄膜条20与塑料薄膜片53为透明材质，所以不影响使用者的正常逃跑，储气空间12内的空气最终从第一排气孔25与第二排气孔26喷出，由于第一排气孔25开口斜向上，第二排气孔26开口斜向下，使得气流从上下两个方向流出，从而防止使用者吸入矿井内此时的有害空气，并为使用者提供储气空间12内的安全空气，储气空间12内的空气可维持使用者几分钟的呼吸，来保证使用者安全逃离。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种环保型矿井安全保障仪，包括储气背包，其特征在于：所述储气背包左上侧设有保护机构，所述保护机构包括底部块，所述底部块内设有开口朝上的收纳空间，所述收纳空间下侧内壁通过底部腔连通外界空间，所述收纳空间内左右两侧分别固定设有铁块，每个所述铁块上侧都吸附有磁块，两个所述磁块上侧固定设有一个盖板，所述盖板与所述底部块上端面相抵，所述盖板内设有贯穿所述盖板上下端面的顶部腔，所述盖板下端面以所述顶部腔为中心，均匀固定设有十个塑料薄膜条，每两个塑料薄膜条间都通过塑料薄膜片连接，所述塑料薄膜片固定设置在所述收纳空间下侧内壁与所述盖板下端面间，所述塑料薄膜条下端固定设置在所述收纳空间下侧内壁，每个所述塑料薄膜条上都设有开口朝内的第一排气孔与第二排气孔，所述底部块内设有环形腔，所述环形腔位于所述收纳空间下侧，所述环形腔上侧内壁均匀分布有十个连通所述塑料薄膜条与所述环形腔的连接孔，所述环形腔右侧设有连通所述环形腔与外界空间的输气管，所述输气管内设有贯穿所述输气管上下侧内壁的滑槽，所述滑槽下侧内壁固定设有电磁铁，所述电磁铁上端固定设有拉力弹簧，所述拉力弹簧上端固定设有铁质挡块，所述铁质挡块上下滑动设置在所述滑槽内，所述铁质挡块堵住所述输气管；所述储气背包下侧设有检测机构，所述检测机构包括放置块，所述放置块内设有开口朝右的吸气空间，所述吸气空间左侧内壁从上往下依次固定设有距离传感器、甲烷检测设备、驱动设备与一氧化碳检测设备，所述驱动设备控制有扇叶轴，所述扇叶轴上固定设有扇叶，所述扇叶轴上下两侧设有固定设置在所述吸气空间内的两个橡胶挡块，所述吸气空间左侧设有吸入管道，所述吸入管道内转动设有闭合块，所述闭合块将所述吸入管道堵住，所述闭合块内设有贯穿所述闭合块上下端面的中间孔，所述闭合块后端面固定设有电机轴，所述电机轴由动力电机控制，所述动力电机固定设置在所述放置块内，所述动力电机上还固定设有两个绕线轮，每个所述绕线轮上都卷绕有细线，所述放置块上下两侧都固定设有固定杆，每个所述固定杆上都通过扭簧转动设有转板，所述转板内设有贯穿所述转板上下端面的通气孔，所述细线一端固定连接在对应的所述转板上，所述细线由导向轮导向，所述导向轮转动设置在轮轴上，所述轮轴固定设置在支撑板上，两个所述支撑板分别固定设置在所述放置块上下端面。

2.根据权利要求1所述的一种环保型矿井安全保障仪，其特征在于：所述储气空间与所述输气管通过排气软管连通，所述储气空间与所述吸入管道通过储气软管连通。

3.根据权利要求2所述的一种环保型矿井安全保障仪，其特征在于：所述第一排气孔开口斜向上，所述第二排气孔开口斜向下。

4.根据权利要求1所述的一种环保型矿井安全保障仪，其特征在于：所述塑料薄膜条为不透气的柔性薄膜材质，所述储气背包为伸缩性较好的橡胶或者硅胶材质，所述塑料薄膜条与所述塑料薄膜片为透明材质。

5.根据权利要求1所述的一种环保型矿井安全保障仪，其特征在于：所述储气背包左端面固定设有两个肩带，所述放置块左端面固定设有弹性腰带。

6.根据权利要求1所述的一种环保型矿井安全保障仪的使用方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

初始状态时，两个扭簧都处于压缩状态

使用者在进入矿井时，手动将头穿过底部腔与顶部腔，使得底部块与盖板位于使用者的脖子附近，并通过两个肩带背起储气背包，通过弹性腰带将放置块绑在使用者腹部；

使用时，需启动驱动设备，并打开距离传感器、甲烷检测设备与一氧化碳检测设备,驱动设备驱动扇叶轴转动，带动扇叶转动，将矿井中的空气吸入吸气空间内，并从两个通气孔排出，甲烷检测设备可检测矿井内空气的甲烷浓度，一氧化碳检测设备可检测矿井内空气的一氧化碳浓度：

当甲烷检测设备检测到矿井内的瓦斯浓度达到一定值，甲烷检测设备控制动力电机启动，动力电机驱动电机轴转动九十度，电机轴带动两个绕线轮及闭合块转动九十度，闭合块转动九十度使得吸气空间通过吸入管道与中间孔连通储气软管，两个绕线轮转动后，松开细线,扭簧复位，带动转板转动，两个转板向内转动，使得吸气空间右侧开口减小，使得空气更加汇聚式地吸入吸气空间，并且转板在转动后，通气孔贴合橡胶挡块，使得通气孔被堵住，吸入吸气空间内的空气只能通过储气软管进入储气空间内，使得储气背包膨胀，并且转板在转动后遮挡距离传感器，使得距离传感器检测到距离变短，距离传感器控制驱动设备加大功率，使得扇叶轴加速转动，将空气更快地吸入储气空间内，储气背包持续膨胀，储气空间内储存大量空气；

当甲烷检测设备检测到矿井内的瓦斯浓度超标或者一氧化碳检测设备检测到矿井内的空气有一氧化碳时，甲烷检测设备或者一氧化碳检测设备控制动力电机再次工作，动力电机驱动电机轴转动九十度，使得闭合块旋转九十度，再次堵住吸入管道,矿井内的空气无法继续吸入储气空间内；

同时，甲烷检测设备或者一氧化碳检测设备将信号发送至本发明配备的控制终端内，使得控制终端控制电磁铁通电，电磁铁吸引铁质挡块下降，拉力弹簧被压缩，使得输气管被连通，由于储气空间内储存了大量的空气且拥有较大的气压，储气空间内的空气喷出，从排气软管进入输气管并进入环形腔，通过诗歌连接孔分别喷至对应的塑料薄膜条内，使得塑料薄膜条被撑起处于竖直状态，铁块与磁块脱离吸附，盖板随着塑料薄膜条被撑起而向上运动，盖板运动至使用者头顶，使得使用者的整个头部都被塑料薄膜条与塑料薄膜片围住，由于塑料薄膜条与塑料薄膜片为透明材质，所以不影响使用者的正常逃跑，储气空间内的空气最终从第一排气孔与第二排气孔喷出，由于第一排气孔开口斜向上，第二排气孔开口斜向下，使得气流从上下两个方向流出，从而防止使用者吸入矿井内此时的有害空气，并为使用者提供储气空间内的安全空气，储气空间内的空气可维持使用者几分钟的呼吸，来保证使用者安全逃离。

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