CN112502778A - 风筒用主动型爆破吸能装置 - Google Patents

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郎代志
刘炽
田武平
雷镜涛
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程家林
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Abstract

本发明公开了一种风筒用主动型爆破吸能装置,包括驱动装置和至少一组吸能组件,吸能组件包括至少一个使用时迎向爆破物冲击方向设置的吸能板,所述驱动装置用于驱动吸能板在爆破时向迎向爆炸物冲击的方向运动,本发明采用在爆破时驱动吸能板向迎向爆炸物冲击的方向运动的结构,利用吸能板的运动动能主动抵抗并吸收爆炸物以及冲击波的冲击;与传统的被动抵抗冲击的结构具有本质的不同,由于主动抵消并卸载爆炸能量,使得爆炸能量被吸收的较为彻底,尽力避免爆炸能量对风筒形成冲击,因而能够在放炮时使风筒不易被爆破飞石及冲击波毁坏,保证巷道内掘进面风流畅通,及时冲淡并排出有毒有害气体及瓦斯,确保掘进工作面作业人员的安全;本发明具有结构简单紧凑、重量轻、安装及移动方便等优点。

Description

风筒用主动型爆破吸能装置
技术领域
本发明涉及一种矿用防冲击安全防护,特别涉及一种用于煤矿巷道掘进的防爆破飞石及冲击波破坏的装置。
背景技术
钻爆法是巷道掘进采用较为普遍的一种施工方法。而排风装置是巷道掘进不可缺少的附属系统,通过排风筒及时排除爆破粉尘以及有毒有害气体,以保证巷道掘进过程中的安全作业。
由于爆破时爆破飞石常常抛得较远且放炮时产生的冲击波较大,而排风设施的风筒为了能够及时排出有毒有害气体设置的离又掘进工作面较近,因此,风筒常常爆破飞石或冲击波毁坏。采用玻璃钢及其它抗击打能力较强的材料做成的风筒虽然使用寿命得以延长,但还是会被爆破飞石或冲击波毁坏,甚至报废;为了避免爆破飞石或冲击波毁坏,现有技术中会采用将排风设施的风筒设置离掘进工作面较远的位置,这种做法会导致放炮时产生的有毒有害气体及瓦斯不能及时冲淡并排出,会造成较为严重的安全事故。
现有技术中,为了避免风筒遭到破坏,会在风筒前设置阻挡装置,但均为被动阻挡,爆破物以及冲击波对阻挡装置形成破坏后,会对风筒造成继续冲击损坏。
因此,需要对现有的排风设施的风筒起到保护作用的装置,采用钻爆法掘进巷道时,能够在爆破时保护风筒,使得风筒不易被爆破飞石及冲击波毁坏,保证巷道内掘进面风流畅通,及时排出有毒有害气体及瓦斯,确保掘进工作面作业人员的安全。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的是提供一种风筒用主动型爆破吸能装置,采用钻爆法掘进巷道时,能够在爆破时吸收爆破能量并保护风筒,使得风筒不易被爆破飞石及冲击波毁坏,保证巷道内掘进面风流畅通,及时排出有毒有害气体及瓦斯,确保掘进工作面作业人员的安全。。
本发明的风筒用主动型爆破吸能装置,包括驱动装置和至少一组吸能组件,所述吸能组件包括至少一个使用时迎向爆破物冲击方向设置的吸能板,所述驱动装置用于驱动吸能板在爆破时迎向爆炸物冲击方向运动。
进一步,所述驱动装置包括可被外力驱动转动的驱动轴,所述吸能板螺纹配合同轴设置于所述驱动轴,所述螺纹的升角大小能够达到下列目的:
在驱动轴转动时吸能板能后产生绕轴线的自传以及迎向爆炸物冲击方向沿驱动轴运动。
进一步,所述吸能组件包括两个并列设置的吸能板,两个吸能板之间通过一轴套固定连接,并通过所述轴套螺纹配合外套于所述驱动轴。
进一步,所述吸能组件为两组沿驱动轴前后按设定间距并列设置。
进一步,所述驱动轴前段同轴一体成形设有导向轴段,所述导向轴段的直径与驱动轴的螺纹小径相等或略小于小径。
进一步,所述轴套与所述驱动轴螺纹配合的螺纹升角为45°左右。
进一步,所述吸能板上分布有多个前后贯通的泄压孔,且位于轴向后侧的吸能组件的吸能板的泄压孔所占板面的比例大于位于轴向前侧的吸能组件的吸能板。
进一步,所述吸能板为圆形板,该圆形板的直径使得其在使用时能够保护风筒不被爆炸物冲击,所述泄压孔为与圆形板同心的弧形孔。
进一步,位于最前端的吸能板的前板面设有弧形叶片,所述弧形叶片的弧度方向与旋转方向一致。
进一步,两组所述吸能组件之间设有用于保持二者具有设定间距的隔离件,所述隔离件易于被破坏。
本发明的有益效果是:本发明的风筒用主动型爆破吸能装置,采用在爆破时驱动吸能板向迎向爆炸物冲击的方向运动的结构,利用吸能板的运动动能主动抵抗并吸收爆炸物以及冲击波的冲击;与传统的被动抵抗冲击的结构具有本质的不同,由于主动抵消并卸载爆炸能量,使得爆炸能量被吸收的较为彻底,尽力避免爆炸能量对风筒形成冲击,因而能够在放炮时使风筒不易被爆破飞石及冲击波毁坏,保证巷道内掘进面风流畅通,及时冲淡并排出有毒有害气体及瓦斯,确保掘进工作面作业人员的安全;本发明具有结构简单紧凑、重量轻、安装及移动方便等优点。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明的结构示意图;
图2为吸能板平面图。
具体实施方式
图1为本发明的结构示意图,图2为吸能板平面图。如图所示:本实施例的风筒用主动型爆破吸能装置,包括驱动装置和至少一组吸能组件,所述吸能组件包括至少一个使用时迎向爆破物冲击方向设置的吸能板,所述驱动装置用于驱动吸能板在爆破时迎向爆炸物冲击方向运动;
吸能板即一板状结构,用于抵抗爆炸物以及冲击波的冲击,材料一般选择玻璃钢、其他树脂类等具有一定密度以及强度的有机材料制成,材料成本比较低,且抗冲击能力较强,这里的爆破物冲击方向即为冲击波以及爆破碎石的来向;
本结构中,驱动装置包含能够驱动吸能板向爆炸物以及冲击波来向运动的一切机械结构,包括弹簧等弹性件弹射等,均能实现发明目的;当然,吸能板可设置有必要的导向结构,比如同轴设置导向轴等,保证方向性,在此不再赘述。
本实施例中,所述驱动装置包括可被外力驱动转动的驱动轴3,所述吸能板螺纹配合同轴设置于所述驱动轴3,所述螺纹的升角大小能够达到下列目的:
在驱动轴3转动时吸能板能后产生绕轴线的自传以及迎向爆炸物冲击方向沿驱动轴运动;
本结构中,利用外力驱动驱动轴3转动,螺纹结构在升角设计合适的前提下,可驱动吸能板转动,同时,螺纹产生的轴向分力还会驱动吸能板向着设定方向移动;驱动螺纹的长度可根据需要进行设计,目的是达到足够的轴向运动动能和转动动能,升角过小则不利于产生足够的转动动能,升角过大则不利于产生足够的轴向运动动能;由于本发明的结构轴向运动动能对于抵抗冲击较为重要,因而,升角一般低于45°,在此不再赘述;
本结构中,通过螺纹驱动不但产生轴向运动的动力用于主动抵抗爆破物的冲击,同时旋转的吸能板还能对爆破固体物质施加旋转分力,形成冲击力的卸载,避免直接抵抗较大的冲击力。
本实施例中,所述吸能组件包括两个并列设置的吸能板,两个吸能板之间通过一轴套固定连接,并通过所述轴套螺纹配合外套于所述驱动轴;如图所示,轴套与吸能板之间可以是一体成形,两个吸能板之间互相支撑,增加强度以及重量,从而增加惯性,为抵抗冲击力提供基础,同时,两块吸能板之间具有空隙,前端吸能板损坏后后端吸能板继续抵抗冲击,抗冲击能力可大大提高。
本实施例中,所述吸能组件为两组沿驱动轴前后按设定间距并列设置;如图所示,前一组吸能组件1具有两块吸能板101、102,吸能板101、102通过轴套103一体固定(直接一体成形即可),后一组吸能组件2具有两块吸能板201、 202,吸能板201、202通过轴套203一体固定,即两组吸能组件分别具有两块吸能板,具有较强的抗冲击能力,同时,在前端板受到冲击可能缩回的情况下,后一组吸能组件比前一组被施加更大的推力以及旋转力(螺纹驱动行程长),可以抵住前一组吸能组件回撤,提高整个装置的抗冲击能力。
本实施例中,所述驱动轴3前段同轴一体成形设有导向轴段301,所述导向轴段301的直径与驱动轴的螺纹小径相等或略小于小径,可使得吸能组件在离开螺纹配合段时向前快速移动,保证良好的抗冲击效果。
本实施例中,所述轴套(包括轴套103、203)与所述驱动/3螺纹配合的螺纹升角为45°左右,一般选择45°即可,保证具有较大的轴向运动速度,从而形成较大的轴向运动惯性和旋转惯性。
本实施例中,所述吸能板101、102、201、202上分布有多个前后贯通的泄压孔,且位于轴向后侧的吸能组件的吸能板的泄压孔所占板面的比例大于位于轴向前侧的吸能组件的吸能板;泄压孔的设置使得冲击波能够部分泄压到后一块吸能板,使得结构整体均能够形成对冲击波的阻尼;同一吸能组件的两块吸能板的泄压孔可以错开设置,从而形成有效阻尼;当然,由于泄压孔还有对冲击波的分散作用,同一吸能组件的前后两块吸能板的泄压孔对齐设置也会起到较好的阻尼效果;同时,泄压孔还能减少吸能组件轴向运动的阻力,从而保证驱动效率;后侧的吸能组件的泄压孔面积设定较大,可以具有更小的向前运动阻力,因而速度会快于前一吸能组件,最终达到共同承受冲击力的效果,从而保证装置的整体性。
本实施例中,所述吸能板为圆形板,该圆形板的直径使得其在使用时能够保护风筒不被爆炸物冲击,所述泄压孔为与圆形板同心的弧形孔;如图所示,泄压孔为环形阵列分布,整体结构简单;如图2所示,泄压孔的分布以前一组吸能组件1的前端吸能板101为例说明泄压孔,其余的吸能板结构基本一致,只是后一组吸能组件的吸能板的泄压孔的通过面积稍大,结构并无实质区别;如图所示,前端吸能板101的泄压孔1011,分布整齐,加工方便。
本实施例中,位于最前端的吸能板101的前板面设有弧形叶片1012,所述弧形叶片1012的弧度方向与旋转方向一致;如图所示,叶片可通过机械安装的方式设置于吸能板,在此不再赘述;在吸能板旋转过程中,叶片对爆破物具有向周向的旋转力,减少吸能板的冲击力,从而进一步提高吸能效果。
本实施例中,两组所述吸能组件1、2之间设有用于保持二者具有设定间距的隔离件,所述隔离件易于被破坏;二者之间可以通过较细的杆-隔离件(图中没有表示)进行支撑连接,该杆件在驱动轴转动后在两组吸能组件之间具有相对运动即可断裂,通过现有的机械连接方式即可实现,在此不再赘述。
本发明在使用时一般通过气动马达或者液动马达驱动驱动轴转动,转动方向根据螺纹旋向并利用吸能组件的惯性实现轴向运动的驱动力,在此不再赘述;
如图所示,本实施例中,采用车的方式进行安装;车包括车体4,车体4上部具有两个轴承座9、10,两个轴承座9、10沿轴向并列设置并通过轴承转动支撑驱动轴3,轴承座的结构与通常的轴承座并无本质区别,即用于支承轴承以及轴,在此不再赘述;驱动轴3的后端设有一个链轮11(当然可以是齿轮等机械传动机构),通过气动马达驱动链轮并达到驱动驱动轴的目的;气动马达可以设置在车身上,也可以是分体设置,在此不再赘述;
如图所示,车体上设置由液压支腿系统,通过液压缸将车体支撑,类似于吊车的支撑方式,支撑后车轮不承载,均靠液压缸形成的支腿形成支撑;如图所示,车体靠前设有前侧液压缸支腿7竖直设置,位于后侧的液压缸支腿5向后倾斜设置,并在使用时向后侧倾斜伸出,以利于形成稳定的支撑效果;液压缸支撑脚为活动弄支撑脚,在此不再赘述;当然,车体4内还设有配重6,达到较为稳定的目的。
本发明在使用时,将安装有本发明的车运至指定地点(风筒前),驱动液压缸将车体支撑稳定,调整两尊吸能装置的位置,在起爆的同时启动气动马达(或者根据经验判断超前或者滞后),在爆炸的同时,驱动吸能组件向前运动。
本发明的前后指的是:驱动轴靠近爆破位置的一端为前,反之则为后,在此不再赘述。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种风筒用主动型爆破吸能装置,其特征在于:包括驱动装置和至少一组吸能组件,所述吸能组件包括至少一个使用时迎向爆破物冲击方向设置的吸能板,所述驱动装置用于驱动吸能板在爆破时向迎向爆炸物冲击的方向运动。
2.根据权利要求1所述的风筒用主动型爆破吸能装置,其特征在于:所述驱动装置包括可被外力驱动转动的驱动轴,所述吸能板螺纹配合同轴设置于所述驱动轴,所述螺纹的升角大小能够达到下列目的:
在驱动轴转动时吸能板能后产生绕轴线的自传以及迎向爆炸物冲击方向沿驱动轴运动。
3.根据权利要求2所述的风筒用主动型爆破吸能装置,其特征在于:所述吸能组件包括两个并列设置的吸能板,两个吸能板之间通过一轴套固定连接,并通过所述轴套螺纹配合外套于所述驱动轴。
4.根据权利要求3所述的风筒用主动型爆破吸能装置,其特征在于:所述吸能组件为两组沿驱动轴前后按设定间距并列设置。
5.根据权利要求4所述的风筒用主动型爆破吸能装置,其特征在于:所述驱动轴前段同轴一体成形设有导向轴段,所述导向轴段的直径与驱动轴的螺纹小径相等或略小于小径。
6.根据权利要求3所述的风筒用主动型爆破吸能装置,其特征在于:所述轴套与所述驱动轴螺纹配合的螺纹升角为45°左右。
7.根据权利要求4所述的风筒用主动型爆破吸能装置,其特征在于:所述吸能板上分布有多个前后贯通的泄压孔,且位于轴向后侧的吸能组件的吸能板的泄压孔所占板面的比例大于位于轴向前侧的吸能组件的吸能板。
8.根据权利要求7所述的风筒用主动型爆破吸能装置,其特征在于:所述吸能板为圆形板,该圆形板的直径使得其在使用时能够保护风筒不被爆炸物冲击,所述泄压孔为与圆形板同心的弧形孔。
9.根据权利要求4所述的风筒用主动型爆破吸能装置,其特征在于:位于最前端的吸能板的前板面设有弧形叶片,所述弧形叶片的弧度方向与旋转方向一致。
10.根据权利要求4所述的风筒用主动型爆破吸能装置,其特征在于:两组所述吸能组件之间设有用于保持二者具有设定间距的隔离件,所述隔离件易于被破坏。
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