CN113241878B - 矿用隔爆兼本安型充电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种矿用隔爆兼本安型充电装置，实现了井下环境中高效可靠符合相关安全法规的充电过程；前端总成通过移动能匹配的与后端总成连接进行充电；后端总成的固定支架能固定设置在巷道内，防爆电动机的动力输出轴端部位于固定支架内，对接公头固定设置在防爆电动机的动力输出轴端部，行程开关设置在固定支架内，前端总成活动设置在巷道内，前端总成的对接母头设置在防爆发电机的动力输入轴端部，且防爆发电机的动力输入轴位于防爆外壳端盖的一侧，撞块设置在防爆外壳端盖上；对接公头和对接母头能匹配的插接在一起，前端总成和后端总成通过对接公头和对接母头连接在一起，撞块用于前端总成和后端总成匹配连接时触发行程开关动作。

Description

矿用隔爆兼本安型充电装置

技术领域

本发明一种矿用隔爆兼本安型充电装置，属于煤矿井下设备充电技术领域，具体涉及可应用于煤矿井下环境和工况条件的隔爆兼本安型充电装置。

背景技术

在煤矿井下环境和工况条件中，为保证安全生产，可自主充电智能装备的使用大大受限，目前市场上的充电装置主要采用拔插式充电结构和无线充电结构两种，这两种充电模式在煤矿井下环境中均存在重大安全隐患。

传统拔插式充电结构在分离时会产生电弧，这在煤矿井下环境中使用是无法接受的。而防爆插头插座，其结构在无人干预状态下，也难以在使用过程中一直保持完整防爆型式。常规的防爆插头插座，当应用于自主智能充电装备时，充电完成后，带电触头将直接暴露在工作环境中，存在引起火花、爆炸的隐患。

目前逐渐推广使用的无线充电模式，虽然具有技术含量高操作简便等优点，但是在满足上述规定的前提下，完成充电所需的时间成本将令人无法接受；反之，如果提高射频功率，则外溢的阀功率又将成为安全隐患。

如何革故鼎新实现充电方式的突破，如何在井下实现快速无安全隐患的充能，如何自主识别已具备启动充电的条件，如能解决这些问题，将打开自主充电智能装备在井下更广阔的应用场景。

发明内容

本发明克服了现有技术存在的不足，提供了一种矿用隔爆兼本安型充电装置，实现了井下环境中高效可靠符合相关安全法规的充电过程。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：矿用隔爆兼本安型充电装置，包括前端总成和后端总成，所述后端总成固定设置，所述前端总成活动设置，且所述前端总成通过移动能匹配的与后端总成连接进行充电；

所述后端总成的结构包括：防爆电动机、固定支架、对接公头和行程开关，所述固定支架能固定设置在巷道内，所述防爆电动机固定设置在固定支架的一端，所述防爆电动机的动力输出轴端部位于固定支架内，所述对接公头固定设置在防爆电动机的动力输出轴端部，所述行程开关设置在固定支架内，所述行程开关与防爆电动机电连接，通过所述行程开关控制防爆电动机的启停；

所述前端总成活动设置在巷道内，所述前端总成的结构包括：防爆发电机、防爆外壳接口端、对接母头、撞块和防爆外壳端盖，所述防爆发电机的一端设置有防爆外壳接口端，所述防爆发电机的另一端设置有防爆外壳端盖，所述对接母头设置在防爆发电机的动力输入轴端部，且所述防爆发电机的动力输入轴位于防爆外壳端盖的一侧，所述撞块设置在防爆外壳端盖上；

所述对接公头和对接母头能匹配的插接在一起，所述前端总成和后端总成通过对接公头和对接母头连接在一起，所述撞块用于前端总成和后端总成匹配连接时触发行程开关动作。

所述防爆电动机的动力输出轴和对接公头之间设置有减速器，所述防爆发电机的动力输入轴和对接母头之间设置有增速器。

所述对接公头为十字圆柱形式结构，所述对接母头为对应十字结构的开口花型结构，且所述对接母头的端口为弧形的扩口结构，所述对接母头的端口底部为与对接公头十字圆柱相匹配的凹槽结构。

所述固定支架朝向前端总成的一侧侧壁上设置有一个或一个以上的防撞堵头和定位柱，所述防爆外壳端盖的外缘上对应定位柱的位置设置有开放式导向槽，所述定位柱能匹配的插入导向槽内。

所述前端总成和后端总成均设置在固定导轨上。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：本发明通过电能-机械能-电能的能量转换路径，避开了在井下环境中设备进行充电时电能直接传输的种种限制，使后端总成固定、前端总成随设备移动，而二者间再通过开口花型机械结构对接，创造性的将电能通过机械能进行转换，实现了井下环境中高效可靠且符合相关安全法规的充电过程。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

图1为本发明的结构示意图，亦即本发明的连接示意图。

图2为本发明中后端总成的结构示意图。

图3为本发明中前端总成的结构示意图。

图中：1为防爆电动机、2为固定支架、3为对接公头、4为行程开关、5为防爆发电机、6为防爆外壳接口端、7为对接母头、8为撞块、9为防爆外壳端盖、10为减速器、11为增速器、12为防撞堵头、13为定位柱、14为导向槽、15为固定导轨。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，本发明一种矿用隔爆兼本安型充电装置，包括前端总成和后端总成，所述后端总成固定设置，所述前端总成活动设置，且所述前端总成通过移动能匹配的与后端总成连接进行充电；

所述后端总成的结构包括：防爆电动机1、固定支架2、对接公头3和行程开关4，所述固定支架2能固定设置在巷道内，所述防爆电动机1固定设置在固定支架2的一端，所述防爆电动机1的动力输出轴端部位于固定支架2内，所述对接公头3固定设置在防爆电动机1的动力输出轴端部，所述行程开关4设置在固定支架2内，所述行程开关4与防爆电动机1电连接，通过所述行程开关4控制防爆电动机1的启停；

所述前端总成活动设置在巷道内，所述前端总成的结构包括：防爆发电机5、防爆外壳接口端6、对接母头7、撞块8和防爆外壳端盖9，所述防爆发电机5的一端设置有防爆外壳接口端6，所述防爆发电机5的另一端设置有防爆外壳端盖9，所述对接母头7设置在防爆发电机5的动力输入轴端部，且所述防爆发电机5的动力输入轴位于防爆外壳端盖9的一侧，所述撞块8设置在防爆外壳端盖9上，也可以设置在增速器11的外侧；

所述对接公头3和对接母头7能匹配的插接在一起，所述前端总成和后端总成通过对接公头3和对接母头7连接在一起，所述撞块8用于前端总成和后端总成匹配连接时触发行程开关4动作。

所述防爆电动机1的动力输出轴和对接公头3之间设置有减速器10，所述防爆发电机5的动力输入轴和对接母头7之间设置有增速器11。

所述对接公头3为十字圆柱形式结构，所述对接母头7为对应十字结构的开口花型结构，且所述对接母头7的端口为弧形的扩口结构，所述对接母头7的端口底部为与对接公头3十字圆柱相匹配的凹槽结构。

所述固定支架2朝向前端总成的一侧侧壁上设置有一个或一个以上的防撞堵头12和定位柱13，所述防爆外壳端盖9的外缘上对应定位柱13的位置设置有开放式导向槽14，所述定位柱13能匹配的插入导向槽14内。

所述前端总成和后端总成均设置在固定导轨15上。

本发明通过电能-机械能-电能的能量转换路径，避开了在井下环境中设备进行充电时电能直接传输的种种限制，使后端总成固定、前端总成随设备移动，而二者间再通过开口花型机械结构对接，创造性的将电能通过机械能进行转换，实现了井下环境中高效可靠且符合相关安全法规的充电过程。

本发明通过后端总成的固定式防爆电动机来输出机械转动，机械转动经过减速器降低转速，进行低速状态下的机械传动；具体进行传动的是可自动对中、支持多角度对接的开口花型结构。接着机械转动经过前端总成的增速器增速，再通过防爆过孔通道，驱动紧固于移动设备上的防爆发电机进行发电，产生的电能经过穿墙端子输入设备内部；快速完成充电后，设备即可持续运行。需要说明的是，只有携带前段总成的移动设备到达充电位置，触发行程开关后，固定式电动机才会启动工作。

本发明涉及的充电装置主要分为两大部分，一是可安装于多种场景的固定式后端总成，二是紧固于移动设备上随设备移动的前端总成。

本实施例以相关设备装载于轨道下方来进行说明。

本实施例在充电装置后端总成中防爆电动机紧固于固定支架上，作为充电装置的能量来源，固定支架顶部有安装孔，可以固定安装在运行轨道下方；防爆电动机的机械转动经减速器传递至对接公头，降速后的低速机械传动安全且方便操作，对接公头则设计为十字圆柱形式，方便对中、支持多角度接入、传动稳定；固定于固定支架另一端的橡胶堵头在接触面上均匀分布，起减震缓冲作用；接触面两侧对称分布的定位柱起导向对中作用，可以实现微调确保对中准确。在到达对接位置后，前端总成将触发固定支架内侧的行程开关，届时防爆发电机开始工作。

本实施例在充电装置前端总成中留有防爆外壳接口端，通过此接口可搭载于相关设备上；防爆外壳接口端紧固于防爆发电机一侧，防爆外壳端盖紧固于防爆发电机另一侧，端盖上留有开放式导向槽；对接母头为开口花型设计，端口经特殊设计优化无平面，在与对接公头接近过程中，可保证任何角度均可接入，方便对中，对接公头滑入凹槽后传动稳定可靠；增速器紧固在防爆外壳端盖上，对机械传动增速后驱动防爆发电机工作；需要指出的是，防爆外壳端盖内部为防爆过孔通道，防爆发电机转接轴依次穿过转轴铜套、轴承、孔用挡圈，该防爆过孔通道既满足耐爆与隔爆性能，又满足传动功能要求；防爆发电机产生的电力经防爆外壳接口端内部的穿墙端子输入设备内部充电。此外，撞块在前后端总成对接时触发行程开关，使防爆电动机开始工作。

本实施例中后端总成紧固安装于固定轨道下方，通过辅助固定板加强后端总成与固定轨道的连接结构；充电时，前端总成随搭载设备沿固定轨道前进，定位柱沿防爆外壳端盖上的导向槽缓慢向前，使前端总成与后端总成逐渐对准；而后，对接公头沿对接母头的端面曲线慢慢滑入传动槽中；当前端总成随搭载设备到达充电位置后，防撞堵头与防爆外壳端盖密切接触，前端总成不能继续前进；与此同时，撞块触发行程开关，防爆电动机开始工作。在固定支架侧面设置装饰罩盖，起保护和美观作用。

本发明充电装置可根据搭载设备的具体形式，在多种场景下应用。

下面以搭载于某固定轨道巡检设备为例，对其工作过程做详细介绍：固定轨道为10#工字钢型材加工而来，通过钢丝绳吊装于巷道或硐室上方，视情况可在墙壁加装轨道横向固定装置，不同轨道之间通过连接板在轨道上方连接，安装完成后，应保证轨道下表面光滑平直，平稳过渡。

当巡检设备完成一个工作周期或自检电量不足时，设备将回到轨道末端充电。搭载其上的前端总成随搭载设备沿固定轨道前进，逐渐接近时，定位柱沿防爆外壳端盖上的导向槽缓慢向前，使前端总成与后端总成逐渐对中；接着，对接公头沿对接母头的端面曲线慢慢滑入传动槽中；当前端总成随搭载设备到达充电位置后，防撞堵头与防爆外壳端盖密切接触，前端总成不能继续前进；与此同时，撞块触发行程开关，防爆电动机开始工作。

充电过程中，防爆电动机的机械转动经减速器传递至对接公头；对接公头滑入对接母头凹槽的圆杆带动二者共同旋转；对接母头的机械转动经增速器增速后，传递给防爆发电机转接轴；在防爆外壳端盖内部的防爆过孔通道中，防爆发电机转接轴依次穿过转轴铜套、轴承、孔用挡圈，而后驱动防爆发电机转动，产生的电力经防爆外壳接口端内部的穿墙端子输入设备内部进行充电。

当巡检设备完成充电或开始一个新的工作周期时，设备将驶离轨道末端。对接公头与对接母头、防撞堵头与防爆外壳端盖慢慢脱离接触，定位柱沿防爆外壳端盖上的导向槽渐渐脱出，与此同时，撞块与行程开关也逐渐脱离；行程开关复位后，防爆电动机停止工作，机械转动渐次停止，充电过程终止。

上面结合附图对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (5)

1.矿用隔爆兼本安型充电装置，其特征在于，包括前端总成和后端总成，所述后端总成固定设置，所述前端总成活动设置，且所述前端总成通过移动能匹配的与后端总成连接进行充电；

所述后端总成的结构包括：防爆电动机（1）、固定支架（2）、对接公头（3）和行程开关（4），所述固定支架（2）能固定设置在巷道内，所述防爆电动机（1）固定设置在固定支架（2）的一端，所述防爆电动机（1）包括动力输出轴，所述防爆电动机（1）的动力输出轴端部位于固定支架（2）内，所述对接公头（3）固定设置在防爆电动机（1）的动力输出轴端部，所述行程开关（4）设置在固定支架（2）内，所述行程开关（4）与防爆电动机（1）电连接，通过所述行程开关（4）控制防爆电动机（1）的启停；

所述前端总成活动设置在巷道内，所述前端总成的结构包括：防爆发电机（5）、防爆外壳接口端（6）、对接母头（7）、撞块（8）和防爆外壳端盖（9），所述防爆发电机（5）的一端设置有防爆外壳接口端（6），所述防爆发电机（5）的另一端设置有防爆外壳端盖（9），所述对接母头（7）设置在防爆发电机（5）的动力输入轴端部，且所述防爆发电机（5）的动力输入轴位于防爆外壳端盖（9）的一侧，所述撞块（8）设置在防爆外壳端盖（9）上；

所述对接公头（3）和对接母头（7）能匹配的插接在一起，所述前端总成和后端总成通过对接公头（3）和对接母头（7）连接在一起，所述撞块（8）用于前端总成和后端总成匹配连接时触发行程开关（4）动作。

2.根据权利要求1所述的矿用隔爆兼本安型充电装置，其特征在于，所述防爆电动机（1）的动力输出轴和对接公头（3）之间设置有减速器（10），所述防爆发电机（5）的动力输入轴和对接母头（7）之间设置有增速器（11）。

3.根据权利要求1或2所述的矿用隔爆兼本安型充电装置，其特征在于，所述对接公头（3）为十字圆柱形式结构，所述对接母头（7）为对应十字结构的开口花型结构，且所述对接母头（7）的端口为弧形的扩口结构，所述对接母头（7）的端口底部为与对接公头（3）十字圆柱相匹配的凹槽结构。

4.根据权利要求3所述的矿用隔爆兼本安型充电装置，其特征在于，所述固定支架（2）朝向前端总成的一侧侧壁上设置有一个以上的防撞堵头（12）和定位柱（13），所述防爆外壳端盖（9）的外缘上对应定位柱（13）的位置设置有开放式导向槽（14），所述定位柱（13）能匹配的插入导向槽（14）内。

5.根据权利要求4所述的矿用隔爆兼本安型充电装置，其特征在于，所述前端总成和后端总成均设置在固定导轨（15）上。