CN112761709A - 一种煤矿快速自动阻燃隔爆装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及煤矿阻燃装置技术领域，具体地说就是一种煤矿快速自动阻燃隔爆装置，包括高压储气仓、喷发储粉仓和触发组件，触发组件穿过所述喷发储粉仓内部，高压储气仓设在喷发储粉仓外部，高压储气仓内设有活塞，所述触发组件包括传递杆，活塞与传递杆相连接，高压储气仓、喷发储粉仓和触发组件通过吊挂装置安装在煤矿巷道内顶部。本装置的冲击波接收部通过传递杆将冲击力直接传递给活塞，从而引发灭火粉的喷射，触发方式更加直接、触发时间更短，可以快速的实现阻燃隔爆的目的。

Description

一种煤矿快速自动阻燃隔爆装置

技术领域

本发明涉及煤矿阻燃装置技术领域，具体地说就是一种煤矿快速自动阻燃隔爆装置。

背景技术

在煤矿井下，爆炸一般分两大类，即瓦斯爆炸和煤尘爆炸。无论是瓦斯爆炸还是煤尘爆炸，其危害总体上分为4类：第一，高温，瓦斯爆炸产生的瞬间温度可达1850～2650℃，煤尘爆炸瞬时温度可达2300～2500℃，可引起矿井火灾、烧毁设备、烧伤人员；第二，高压，经实验和理论计算瓦斯爆炸后的气体压力是爆炸前气体压力的7～10倍，煤尘爆炸的理论压力可达735kPa，可损坏设备、推倒机架、造成冒顶和人员伤亡；第三，有毒有害气体，瓦斯爆炸后产生的一氧化碳浓度可达20000ppm，煤尘爆炸后产生的一氧化碳浓度一般为30000ppm，可迅速导致人员窒息或死亡；第四，冲击波，冲击波的传播速度可达2340m/s，使设备、支架和人员遭受损害。

目前，我国煤矿井下隔离和抑制瓦斯煤尘爆炸的方法一般采用在巷道支架上吊挂隔爆水袋。这种采用隔爆水袋进行阻燃防爆的方式有效性差，原因在于此种方法灭火介质的喷出距离仅为3-5米，灭火介质的悬浮时间为0.16秒，启动时间150毫秒，存在启动时间长、灭火介质喷出范围小、悬浮时间短的缺点。在面对煤矿井下爆炸时，时间就是生命，因此需要研发一种可快速的实现灭火介质有效喷发从而达到阻燃隔爆目的的装置。

在专利授权号为CN201953397U中记载的一种矿井自动隔爆抑爆装置中，记载了一种能够通过在矿井下发生瓦斯煤尘爆炸时可自动迅速的喷发超细灭火粉，在巷道中大范围长时间形成爆炸抑制隔离区，抑制爆炸扩大蔓延，有效减少爆炸损失，降低人员伤亡，在上述装置中，通过方形冲击波接收到冲击波并通过推杆将冲击力传播到触发装置的装入箍上，推动滑动套筒向后轴心位移，滑动套筒的空腔移至钢珠孔处，钢珠在径向孔内被活塞后端顶起，使钢珠不再对活塞起到限位作用，活塞在高压罐压缩气体的压强下，沿轴向前移，移开密封泄气孔的位置。高压罐内的压缩空气经喷气管上的八个泄气孔X通向联接腔进入储料仓，使储料仓内的超细灭火粉在压缩氮气的作用下，冲破密封膜喷射而出，在巷道内形成超细灭火粉云雾。

但是在上述装置中存在一些问题：（1）冲击波的冲击力需要经过层层传递最终到达活塞处，进而使灭火粉喷出，这样层层传递的方式延长了触发时间，进而影响了灭火粉的喷发时间，不利于阻燃隔爆；（2）高压罐内的高压气体需要先向后至密封泄气孔，再折返冲击灭火粉，使得装置从触发至灭火粉喷出的时间太长，不利于灭火粉快速均匀分布在巷道内，影响灭火效果；（3）高压罐占用了大量储料仓的空间，使灭火粉的储量减少，阻燃隔爆效果不好；（4）高压罐在储料仓内占用了大量空间，在装置触发喷出灭火粉时，会在中央部位形成空洞，灭火粉的分布不均匀，影响阻燃隔爆的效果；（5）该装置在巷道内只能应对单方向的爆炸，无法阻隔另一个方向的爆炸和燃烧。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种煤矿快速自动阻燃隔爆装置。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种煤矿快速自动阻燃隔爆装置，包括高压储气仓、喷发储粉仓和触发组件，所述触发组件穿过所述喷发储粉仓内部，所述高压储气仓设在喷发储粉仓外部，所述高压储气仓内设有活塞，所述触发组件包括传递杆，所述活塞与传递杆相连接，所述高压储气仓、喷发储粉仓和触发组件通过吊挂装置安装在煤矿巷道内顶部。

吊挂装置的下端通过螺栓或螺钉等固定方式固定高压储气仓、喷发储粉仓和触发组件，喷发储粉仓与高压储气仓可拆卸的连接，并且高压储气仓可以向喷发储粉仓内部喷射高压气体，实现喷发储粉仓内部的灭火粉的喷发。在高压储气仓内部设有控制高压气体向喷发储粉仓喷发的活塞，活塞可相对高压储气仓移动。高压储气仓设在喷发储粉仓外部，触发组件的传递杆穿过所述喷发储粉仓内部，可以提高喷发储粉仓内部灭火粉的容积。当触发组件接收到冲击波后，传递杆在冲击波的作用下产生移动，传递杆与活塞相连接，从而引发活塞的移动，进而实现高压储气仓内部高压气体从出气口向喷发储粉仓喷发，实现触发。

触发组件通过传递杆将冲击力直接传递给活塞，从而引发灭火粉的喷射，触发方式更加直接、触发时间更短；高压储气仓内的高压空气在释放时，释放路径为近乎直线的气道，避免了现有技术中，气道折返的情况，灭火粉释放速度更快，有利于灭火粉快速均匀布满巷道；高压储气仓设置在喷发储粉仓外部，能够使喷发储粉仓内存放更多的灭火粉。

作为优化，所述活塞两端直径相同且所述活塞可相对高压储气仓双向移动。

当触发组件接收到冲击波时，传递杆通过带动活塞的移动触发喷发储粉仓内灭火粉的喷射，活塞两端直径相同的设计能够实现高压储气仓内活塞的双向移动，从而实现对冲击波的双向接收，有利于对不同方向的冲击波进行有效反应；通过活塞相对高压储气仓的移动，引发喷发储粉仓的双向喷发，形成隔爆区域的面积更大，隔爆效果更好，同时能够有效防止二次爆炸的发生。

作为优化，所述喷发储粉仓与所述高压储气仓的连接端为圆形、椭圆形或多边形，另一端设有喷射斜面，所述喷射斜面为椭圆形或多边形，所述喷射斜面为椭圆形时椭圆短轴与长轴的比值范围为0.01-0.99，所述喷射斜面相对于水平面的夹角为10-90度，增大了喷射斜面的喷出面积，有利于灭火粉的快速喷出；在保证有效喷出面积的前提下，能够减小喷发储粉仓的高度，降低了工程造价；所述喷发储粉仓的体积为1升-500升；所述喷发储粉仓外设有密封罩，对喷发储粉仓进行密封防潮和保护。

作为优化，所述喷发储粉仓内设有传递杆通道，所述传递杆设于传递杆通道内部。传递杆通道的形状为空心细圆柱形、空心方形等，形状较为纤细，避免对喷发储粉仓内灭火粉的容量造成过大影响，同时不会对灭火粉的喷射造成阻碍。相对于现有技术，较为纤细的传递杆通道不会使灭火粉在喷出时的中央位置产生空洞，使灭火粉在巷道内分布更为均匀。

作为优化，所述高压储气仓外部设有压力表和充气嘴；所述高压储气仓内充有惰性气体和/或空气，容积为1升-100升；所述高压储气仓和密封罩通过螺栓连接，所述密封罩和喷射斜面通过螺栓连接，从而方便对灭火粉的检测和更换。

作为优化，所述的吊挂装置包括用于吊挂高压储气仓的第一吊杆、固定在喷发储粉仓上的第二吊杆和用于限位传递杆的第三吊杆，所述第三吊杆的末端设置有套环，所述传递杆安装在套环内，从而对触发过程中传递杆的移动方向进行限位。

作为优化，所述传递杆的一端设有冲击波接收部，所述高压储气仓连接一个喷发储粉仓或者所述高压储气仓连接两个对称分布的喷发储粉仓。

传递杆的一端设有冲击波接收部，通过接收一端的冲击波，传递杆可以触发一个喷发储粉仓，实现单向接收单向喷发。

传递杆的一端设有冲击波接收部，通过接收一端的冲击波，传递杆可以触发两个对称分布的喷发储粉仓，实现单向接收双向喷发。

作为优化，所述传递杆的两端均设有冲击波接收部，所述高压储气仓连接一个喷发储粉仓或者所述高压储气仓连接两个对称分布的喷发储粉仓。

传递杆的两端均设有冲击波接收部，通过接收两端的冲击波，传递杆可以触发一个喷发储粉仓，实现双向接收单向喷发。

传递杆的两端均设有冲击波接收部，通过接收两端的冲击波，传递杆可以触发两个对称分布的喷发储粉仓，实现双向接收双向喷发。

作为优化，所述高压储气仓的侧壁设置钢珠存放槽，所述钢珠存放槽内装有钢珠，所述活塞表面设有与钢珠配合使用的钢珠限位槽。

钢珠存放槽和钢珠限位槽错位安装。触发后由于活塞的位置发生变化，钢珠限位槽和钢珠存放槽的位置对齐，钢珠存放槽内的钢珠落入钢珠限位槽内从而对活塞的位置进行限位，防止活塞反向移动影响高压气体对灭火粉的喷吹。

作为优化，所述高压储气仓的侧壁还设有若干组防误触发装置，所述防误触发装置包括挤压块，所述挤压块外侧连接弹簧，所述弹簧外侧连接拧紧螺栓，所述挤压块与所述活塞相接触。

在正常状态下，由防误触发装置对活塞的位置进行限位，有效防止自然状态或者轻微碰撞所引发的误触发。

本方案的整体有益效果是：本发明的一种煤矿快速自动阻燃隔爆装置，通过活塞和传递杆直接连接，使触发时间缩短，进而更加快速的触发灭火粉的喷射，达到了更好的阻燃隔爆效果，同时能够有效降低二次爆炸的危险；高压储气仓设在喷发储粉仓外部，提高了喷发储粉仓的空间利用率，能够容纳更多的灭火粉；本发明具有单向接收单向喷发、单向接收双向喷发、双向接收单向喷发、双向接收双向喷发四种不同的方式，从而满足不同巷道应对阻燃隔爆的要求。

附图说明

附图1为本发明第一实施例结构示意图。

附图2为本发明第二实施例结构示意图。

附图3为本发明第三实施例结构示意图。

附图4为本发明第四实施例结构示意图。

附图5为本发明第五实施例结构示意图。

附图6为本发明附图1中A处结构放大示意图。

附图7为本发明附图2中B处结构放大示意图。

附图8为本发明附图3中C处结构放大示意图。

附图9为本发明附图4中D处结构放大示意图。

附图10为本发明附图5中E处结构放大示意图。

附图11为本发明防误触发装置结构正视示意图。

附图12为本发明防误触发装置安装截面结构示意图。

附图13为本发明喷发储粉仓正视结构示意图。

附图14为本发明喷发储粉仓俯视结构示意图。

附图15为本发明附图13中A向结构示意图。

其中，1高压储气仓、2喷发储粉仓、3触发组件、4活塞、5传递杆、6吊挂装置、7密封罩、8喷射斜面、9传递杆通道、10压力表、11充气嘴、12第一吊杆、13第二吊杆、14第三吊杆、15套环、16冲击波接收部、17钢珠存放槽、18钢珠限位槽、19防误触发装置、20挤压块、21弹簧、22拧紧螺栓。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明说明书的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

第一实施例：

本实施例为单向接收单向喷发方式。如图1、图6、图11-12所示，一种煤矿快速自动阻燃隔爆装置，包括高压储气仓1、喷发储粉仓2和触发组件3，所述触发组件3穿过所述喷发储粉仓2内部，所述高压储气仓1设在喷发储粉仓2外部，所述高压储气仓1内设有活塞4，所述触发组件3包括传递杆5，所述活塞4与传递杆5相连接，所述高压储气仓1、喷发储粉仓2和触发组件3通过吊挂装置6安装在煤矿巷道内顶部。

所述活塞4两端直径相同且所述活塞4可相对高压储气仓1双向移动。

如图13-15所示，所述喷发储粉仓2与所述高压储气仓1的连接端为圆形、椭圆形或多边形，另一端设有喷射斜面8，所述喷射斜面8为椭圆形，所述喷射斜面8相对于水平面的夹角为10-90度；所述喷发储粉仓2的体积为1升-500升；所述喷发储粉仓2外设有密封罩7。

所述喷发储粉仓2内设有传递杆通道9，所述传递杆5设于传递杆通道9内部。

所述高压储气仓1外部设有压力表10和充气嘴11；所述高压储气仓1内充有惰性气体和/或空气，容积为1升-100升；所述高压储气仓1和密封罩7通过螺栓连接，所述密封罩7和喷射斜面8通过螺栓连接。

所述的吊挂装置6包括用于吊挂高压储气仓1的第一吊杆12、固定在喷发储粉仓2上的第二吊杆13和用于限位传递杆5的第三吊杆14，所述第三吊杆14的末端设置有套环15，所述传递杆5安装在套环15内，从而对触发过程中传递杆5的移动方向进行限位。

所述传递杆5的一端设有冲击波接收部16，用来接收单向的冲击波；所述高压储气仓1连接一个喷发储粉仓2，触发后单向喷发灭火粉。

如图6所示，所述高压储气仓1的侧壁设置钢珠存放槽17，所述钢珠存放槽17内装有钢珠，所述活塞4表面设有与钢珠配合使用的钢珠限位槽18，所述钢珠存放槽17和钢珠限位槽18错位安装。

所述钢珠限位槽18的数量均为1个，且所述钢珠限位槽18相对于钢珠存放槽17更靠近高压储气仓1。

如图11-12所示，所述高压储气仓1的侧壁还设有若干组防误触发装置19，所述防误触发装置19包括挤压块20，所述挤压块20外侧连接弹簧21，所述弹簧21外侧连接拧紧螺栓22，所述挤压块20与所述活塞4相接触。通过拧紧螺栓22来控制挤压块20和活塞4之间的摩擦力，从而有效防止自然状态或者轻微碰撞所引发的误触发。

当爆炸发生时，冲击波沿巷道到达冲击波接收部16，冲击波接收部16接收到冲击波后推动传递杆5移动，传递杆5推动活塞4移动，从而触发高压储气仓1内的高压气体对喷发储粉仓2内的灭火粉进行喷吹，从而使灭火粉在巷道内形成均匀分布的状态，起到阻燃隔爆的效果。

图1为左侧接收左侧喷发，也可以设置为左侧接收右侧喷发、右侧接收左侧喷发、右侧接收右侧喷发。

第二实施例：

本实施例为单向接收双向喷发方式。如图2、图7、图11-12所示，所述传递杆5的一端设有冲击波接收部16，用来接收单向的冲击波；与第一实施例不同的是，所述高压储气仓1连接两个对称分布的喷发储粉仓2，两个对称分布的喷发储粉仓2喷射方向相反，触发后双向喷发灭火粉，相比于单向喷发方式增大了灭火粉的有效保护范围，起到双向隔爆效果。

如图7所示，所述钢珠限位槽18的数量均为1个，且所述钢珠限位槽18相对于钢珠存放槽17更靠近高压储气仓1。

图2为左侧接收双向喷发，也可以设置为右侧接收双向喷发。

第三实施例：

本实施例为双向接收单向喷发方式，可应用于爆炸方向来源不确定的巷道。如图3、图8、图11-12所示，所述传递杆5的两端均设有冲击波接收部16，用来双向接收冲击波；所述高压储气仓1连接一个喷发储粉仓2，触发后单向喷发灭火粉。

如图8所示，每个所述活塞4表面的钢珠限位槽18的数量为2个，且两个钢珠限位槽18关于钢珠存放槽17对称设置，用来对双向触发后活塞4的位置进行限位。

图3为双向接收左侧喷发，也可以设置为双向接收右侧喷发。

第四实施例：

本实施例为双向接收双向喷发方式，可应用于爆炸方向来源不确定的巷道。如图4、图9、图11-12所示，所述传递杆5的两端均设有冲击波接收部16，用来双向接收冲击波；所述高压储气仓1连接两个对称分布的喷发储粉仓2，触发后双向喷发灭火粉。

如图9所示，每个所述活塞4表面的钢珠限位槽18的数量为2个，且两个钢珠限位槽18关于钢珠存放槽17对称设置，用来对双向触发后活塞4的位置进行限位。

第五实施例：

本实施例为双向接收双向喷发方式，可应用于爆炸方向来源不确定的巷道。如图5、图10、图11-12所示，所述传递杆5的两端均设有冲击波接收部16，用来双向接收冲击波；与第四实施例不同的是，所述高压储气仓1的数量为2个，两个高压储气仓1分别与对称分布的喷发储粉仓2相连接，两个高压储气仓1的活塞4通过可拆卸的方式相连接，实现了联动，触发后双向喷发灭火粉。

如图10所示，每个所述活塞4表面的钢珠限位槽18的数量为2个，且两个钢珠限位槽18关于钢珠存放槽17对称设置，用来对双向触发后活塞4的位置进行限位。

上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本发明权利要求书的一种煤矿快速自动阻燃隔爆装置且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种煤矿快速自动阻燃隔爆装置，其特征在于：包括高压储气仓（1）、喷发储粉仓（2）和触发组件（3），所述触发组件（3）穿过所述喷发储粉仓（2）内部，所述高压储气仓（1）设在喷发储粉仓（2）外部，所述高压储气仓（1）内设有活塞（4），所述触发组件（3）包括传递杆（5），所述活塞（4）与传递杆（5）相连接，所述高压储气仓（1）、喷发储粉仓（2）和触发组件（3）通过吊挂装置（6）安装在煤矿巷道内顶部。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿快速自动阻燃隔爆装置，其特征在于：所述活塞（4）两端直径相同且所述活塞（4）可相对高压储气仓（1）双向移动。

3.根据权利要求1所述的一种煤矿快速自动阻燃隔爆装置，其特征在于：所述喷发储粉仓（2）与所述高压储气仓（1）的连接端为圆形、椭圆形或多边形，另一端设有喷射斜面（8），所述喷射斜面（8）为椭圆形或多边形，所述喷射斜面（8）相对于水平面的夹角为10-90度；所述喷发储粉仓（2）的体积为1升-500升；所述喷发储粉仓（2）外设有密封罩（7）。

4.根据权利要求1所述的一种煤矿快速自动阻燃隔爆装置，其特征在于：所述喷发储粉仓（2）内设有传递杆通道（9），所述传递杆（5）设于传递杆通道（9）内部。

5.根据权利要求1所述的一种煤矿快速自动阻燃隔爆装置，其特征在于：所述高压储气仓（1）外部设有压力表（10）和充气嘴（11）；所述高压储气仓（1）内充有惰性气体和/或空气，容积为1升-100升；所述高压储气仓（1）和密封罩（7）通过螺栓连接，所述密封罩（7）和喷射斜面（8）通过螺栓连接。

6.根据权利要求1所述的一种煤矿快速自动阻燃隔爆装置，其特征在于：所述的吊挂装置（6）包括用于吊挂高压储气仓（1）的第一吊杆（12）、固定在喷发储粉仓（2）上的第二吊杆（13）和用于限位传递杆（5）的第三吊杆（14），所述第三吊杆（14）的末端设置有套环（15），所述传递杆（5）安装在套环（15）内。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种煤矿快速自动阻燃隔爆装置，其特征在于：所述传递杆（5）的一端设有冲击波接收部（16），所述高压储气仓（1）连接一个喷发储粉仓（2）或者所述高压储气仓（1）连接两个对称分布的喷发储粉仓（2）。

8.根据权利要求1-6任一项所述的一种煤矿快速自动阻燃隔爆装置，其特征在于：所述传递杆（5）的两端均设有冲击波接收部（16），所述高压储气仓（1）连接一个喷发储粉仓（2）或者所述高压储气仓（1）连接两个对称分布的喷发储粉仓（2）。

9.根据权利要求1所述的一种煤矿快速自动阻燃隔爆装置，其特征在于：所述高压储气仓（1）的侧壁设置钢珠存放槽（17），所述钢珠存放槽（17）内装有钢珠，所述活塞（4）表面设有与钢珠配合使用的钢珠限位槽（18）。

10.根据权利要求9所述的一种煤矿快速自动阻燃隔爆装置，其特征在于：所述高压储气仓（1）的侧壁还设有若干组防误触发装置（19），所述防误触发装置（19）包括挤压块（20），所述挤压块（20）外侧连接弹簧（21），所述弹簧（21）外侧连接拧紧螺栓（22），所述挤压块（20）与所述活塞（4）相接触。

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