CN114738105B - 一种矿用防爆车辆用智能主动补水装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于煤矿运输领域，具体涉及一种矿用防爆车辆用智能主动补水装置。包括：补水箱和智能保护装置，补水箱与废气处理箱之间通过补水管连接，补水管上设置有电控比例轴阀，废气处理箱内设置有第一液位传感器和压力传感器，第一液位传感器、压力传感器的输出端与智能保护装置连接；矿用防爆车辆上设置有转速传感器；智能保护装置用于根据第一液位传感器和压力传感器的信号，控制电控比例轴阀的工作状态，还用于根据转速传感器的转速信号，控制电控比例轴阀的开度。本发明避免了由于废气处理箱液位故障而引发的防爆柴油机返水损坏事故；同时废气处理箱的液位采用三段式控制，减少了水位控制阀，降低了生产成本。

Description

一种矿用防爆车辆用智能主动补水装置

技术领域

本发明属于煤矿运输领域，具体涉及一种矿用防爆车辆用智能主动补水装置。

背景技术

普通柴油机排气温度最高达650℃，但由于煤矿井下用防爆柴油机对排气温度的要求，需要将排气温度降至70℃，所以，煤矿井下的防爆柴油机除采用水冷排气歧管、水冷增压器、水冷排气管对排气一路降温外，还有一种降温手段是在发动机尾气排入大气前均增加一个废气处理箱，使废气在通过废气处理箱内的冷却水后排气温度降至不超过70℃，同时起到熄灭火星、降低排放的作用。但是，在降温过程中废气处理箱不断的消耗冷却水，会导致冷却水不停的损耗，为延长防爆柴油机使用时间，需要增加补水箱对废气处理箱进行补水。补水箱的补水方式一般为重力补水和加压补水，重力补水一般采用高位补水箱，补水箱内的冷却水依靠重力流入废气处理箱，这需要补水箱与废气处理箱有一定的高度差，给整车布置带来一定难度；另一种方式为加压补水，是通过给补水箱内增加一定气压，采用气压将冷却水压入废气处理箱，这类补水箱不需要特殊布置，给整车布置带来一定便利，但这类补水箱补水压力较大，若水位控制失效，可能会将冷却水通过排气管道压入防爆柴油机燃烧室，损坏防爆柴油机。

因此，需要提供一种矿用防爆车辆用智能主动补水装置，以实现废气处理箱的自动补水，提高防爆柴油机的安全性。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种矿用防爆车辆用智能主动补水装置，对废气处理箱的水位进行智能控制，使冷却水按实际使用所需进行供应，并且不会造成废气处理箱返水问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种矿用防爆车辆用智能主动补水装置，包括废气处理箱，补水箱和智能保护装置，所述补水箱的出水口与废气处理箱的进水口之间通过补水管连接，所述补水管上设置有电控比例轴阀，所述废气处理箱内设置有第一液位传感器和压力传感器，所述第一液位传感器、压力传感器的输出端与所述智能保护装置连接；所述矿用防爆车辆上设置有转速传感器，所述转速传感器用于检测防爆柴油机的转速；所述智能保护装置用于根据第一液位传感器和压力传感器的信号，控制所述电控比例轴阀的工作状态，还用于根据所述转速传感器的转速信号，控制所述电控比例轴阀的开度。

所述的一种矿用防爆车辆用智能主动补水装置，还包括储气罐、节流阀、调压阀和电控比例气阀和第一单向阀，储气罐的气体经节流阀进行节流后，通过调压阀降低气压，经过电控比例气阀、第一单向阀后，进入补水箱顶端，对补水箱内进行加压，所述电控比例气阀的控制端与所述智能保护装置连接。

所述智能保护装置通过控制电控比例轴阀和电控比例气阀，对所述废气处理箱进行加压补水。

所述的一种矿用防爆车辆用智能主动补水装置，还包括设置在所述补水管上的手动截止阀和第二单向阀。

所述手动截止阀和第二单向阀设置在电控比例轴阀的两侧，所述第二单向阀位于靠近补水箱的一侧。

所述的一种矿用防爆车辆用智能主动补水装置，还包括第二液位传感器，所述第二液位传感器设置在所述补水箱内，其信号输出端与所述智能保护装置连接，所述智能保护装置用于根据第一液位传感器和第二液位传感器的传感信号，判断是否需要停机并发出保护熄火信号。

所述智能保护装置用于在第二液位传感器检测到补水箱内水位处于低位，且第一液位传感器检测到废气处理箱内水位低于C位时，进行停机并发出保护熄火信号。

所述智能保护装置的控制过程包括：

正常补水工作：当转速传感器检测到防爆柴油机正在运转，补水箱液位正常，第一液位传感器检测到废气处理箱内水位低于B位并高于C位时，智能保护装置控制电控比例轴阀打开，补水箱对废气处理箱正常补水，补水流量随发动机转速增大而增大，转速减少而减小；

停止补水工作：当转速传感器检测到防爆柴油机停止运转，则智能保护装置控制电控比例轴阀关闭停止补水；当转速传感器检测到防爆柴油机正在运转，且第一液位传感器检测到废气处理箱内水位处于A位时，则智能保护装置控制电控比例轴阀关闭停止补水；当压力传感器检测压力增大时，则智能保护装置控制电控比例轴阀关闭停止补水；

发动机保护停止工作：当转速传感器检测到防爆柴油机正在运转，且第二液位传感器检测到补水箱内水位处于低位时，智能保护装置发出保护熄火信号，防爆柴油机保护熄火；当第一液位传感器检测到废气处理箱内水位低于C位时，智能保护装置发出保护熄火信号，防爆柴油机保护熄火。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明公开了一种矿用防爆车辆用智能主动补水装置，可以通过重力补水及以及加压补水的方式对废气处理箱的补水过程进行智能控制，使冷却水按实际使用所需进行供应，避免了由于废气处理箱液位故障而引发的防爆柴油机返水损坏事故；同时废气处理箱的液位采用三段式控制，减少了水位控制阀，降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种矿用防爆车辆用智能主动补水装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种矿用防爆车辆用智能主动补水装置的控制流程图；

图中：1、补水箱；2、第二液位传感器；3、节流阀；4、调压阀；5、电控比例气阀；6、第一单向阀；7、智能保护控制装置；8、手动截止阀；9、电控比例轴阀；10、第二单向阀；11、补水管；12、防爆柴油机转速传感器；13、压力传感器；14、第一液位传感器；15、废气处理箱；16、排气栅栏；17、后排气管。

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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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。

如图1所示，本发明实施例提供了一种矿用防爆车辆用智能主动补水装置，包括废气处理箱15，还包括：补水箱1和智能保护装置7，所述补水箱1的出水口与废气处理箱15的进水口之间通过补水管11连接，所述补水管11上设置有电控比例轴阀9，所述废气处理箱15内设置有第一液位传感器14和压力传感器13，所述第一液位传感器14、压力传感器13的输出端与所述智能保护装置7连接；所述矿用防爆车辆上设置有转速传感器12，所述转速传感器12用于检测防爆柴油机的转速；所述智能保护装置7用于根据第一液位传感器14和压力传感器13的信号，控制所述电控比例轴阀9的工作状态，还用于根据所述转速传感器12的转速信号，控制所述电控比例轴阀9的开度。

进一步地，如图1所示，本实施例所述的一种矿用防爆车辆用智能主动补水装置，还包括储气罐、节流阀3、调压阀4和电控比例气阀5和第一单向阀6，储气罐的气体经节流阀3进行节流后，通过调压阀4降低气压，经过电控比例气阀5、第一单向阀6后，进入补水箱顶端，对补水箱1内进行加压，所述电控比例气阀5的控制端与所述智能保护装置7连接。通过设置储气罐、节流阀3、调压阀4和电控比例气阀5，智能保护装置7控制电控比例气阀5的开启，可以实现补水箱的加压补水工作，增加了补水过程控制的可靠性。

进一步地，本实施例中，所述智能保护装置7通过控制电控比例轴阀9和电控比例气阀5，对所述废气处理箱15进行加压补水。

进一步地，本实施例所述的一种矿用防爆车辆用智能主动补水装置，还包括设置在所述补水管11上的手动截止阀8和第二单向阀10。所述手动截止阀8和第二单向阀10设置在电控比例轴阀9的两侧，所述第二单向阀10位于靠近补水箱1的一侧。

进一步地，本实施例所述的一种矿用防爆车辆用智能主动补水装置，还包括第二液位传感器2，所述第二液位传感器设置在所述补水箱1内，其信号输出端与所述智能保护装置7连接，所述智能保护装置7用于根据第一液位传感器14和第二液位传感器2的传感信号，判断是否需要停机并发出保护熄火信号。

进一步地，本实施例中，所述智能保护装置7用于在第二液位传感器2检测到补水箱1内水位处于低位，且第一液位传感器14检测到废气处理箱15内水位低于C位时，进行停机并发出保护熄火信号。

本发明实施例的工作原理如下：

1、正常工作时，补水箱1的冷却水经单向阀210、电控比例轴阀9、手动截止阀8、补水管11流至废气处理箱，废气处理箱15内的冷却水随着防爆柴油机的工作，被排气中的尾气带着，经由排气栅栏16、后排气管17一起排入大气。

2、智能保护控制装置7接收第一液位传感器14、第二液位传感器2、防爆柴油机的转速传感器12和压力传感器13的信号，对电控比例气阀5、电控比例轴阀6进行控制，实现对废气处理箱15的补水或停止补水工作。

3、加压补水工作：储气罐的气体经节流阀3进行节流后，通过调压阀4降低气压，经过电控比例气阀5的控制，通过单向阀6后，进入补水箱顶端，对补水箱1内冷却水进行加压，通过补水箱内伸入底部的水管将冷却水压出补水箱。

4、为预防加压补水的压力过大或重力补水时补水箱高度较高，导致废气处理箱15内的冷却水通过排气管返回到防爆柴油机燃烧室，本发明通过在废气处理箱内布置第一液位传感器14外，还增加一个压力传感器13，压力传感器13设置在废气处理箱上部，其高度高于或者等于A位；若第一液位传感器14使用过程中由于积炭等原因导致传感器卡滞，智能保护装置无法正常停止补水，会导致水位持续升高，当达到压力传感器13所在高度后，压力传感器13产生信号，智能保护装置7控制电控比例轴阀6停止补水，防止冷却水通过排气管道压入防爆柴油机燃烧室，损坏防爆柴油机。

5、当长时间停止使用时，可以关闭手动截止阀8。

具体地，如图2所示，为本实施例中，为本实施例中的控制流程图；本实施例中，所述智能保护装置7的控制过程包括：

正常补水工作：当转速传感器12检测到防爆柴油机正在运转，补水箱1液位正常，第一液位传感器14检测到废气处理箱15内水位低于B位并高于C位时，智能保护装置7控制电控比例轴阀9打开，补水箱1对废气处理箱15正常补水，补水流量（电控比例轴阀9开度）随发动机转速增加而增大，转速降低而减小。通过电控比例轴阀9开度与防爆柴油机转速传感器相联动，无转速信号时自动停止补水，补水流量随转速增加，流量增大，可以提高补水智能性。

停止补水工作：当转速传感器12检测到防爆柴油机停止运转，则智能保护装置7控制电控比例轴阀9关闭停止补水；当转速传感器12检测到防爆柴油机正在运转，且第一液位传感器14检测到废气处理箱15内水位处于A位时，则智能保护装置7控制电控比例轴阀9关闭停止补水；当压力传感器13检测压力增大时，则智能保护装置7控制电控比例轴阀9关闭停止补水，同时，可以发出故障提示信号。

发动机保护停止工作：当转速传感器12检测到防爆柴油机正在运转，且第二液位传感器2检测到补水箱1内水位处于低位时，智能保护装置7发出保护熄火信号，防爆柴油机保护熄火；当第一液位传感器14检测到废气处理箱15内水位低于C位时，智能保护装置7发出保护熄火信号，防爆柴油机保护熄火。

其中，C＜B＜A，A表示正常情况下，废气处理箱15内水位的最高值，B表示废气处理箱15进行补水的水位值，C表示废气处理箱15内的水位报警限值；当水位高于A值时，停止补水，低于B值时，开始补水，水位低于C值时，表示故障补水失败，需要停机保护。

综上所述，本发明提供了一种矿用防爆车辆用智能主动补水装置，可以主动控制补水箱向废气处理箱补水，在保证废气处理箱内冷却水达到低保护水位时保护停机的同时，在达到高位时停止补水，并在防爆柴油机停机后及时停止补水，使冷却水按实际使用所需进行供应；减少了机械式水位控制机构，可有效减少故障发生；在废气处理箱设置压力传感器，增加了防爆柴油机的工作可靠性，减少了故障发生，对于提高防爆柴油机的安全性能，保障井下作业安全，提高整车可靠性有很好的指导作用。

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 (8)

1.一种矿用防爆车辆用智能主动补水装置，包括废气处理箱（15），其特征在于，还包括：补水箱（1）和智能保护装置（7），所述补水箱（1）的出水口与废气处理箱（15）的进水口之间通过补水管（11）连接，所述补水管（11）上设置有电控比例轴阀（9），所述废气处理箱（15）内设置有第一液位传感器（14）和压力传感器（13），所述第一液位传感器（14）、压力传感器（13）的输出端与所述智能保护装置（7）连接；所述矿用防爆车辆上设置有转速传感器（12），所述转速传感器（12）用于检测防爆柴油机的转速；

压力传感器（13）设置在废气处理箱（13）上部，其高度高于或等于A位，当达到压力传感器（13）所在高度后，压力传感器（13）产生信号，智能保护装置（7）控制电控比例轴阀（9）停止补水，A表示正常情况下，废气处理箱（15）内水位的最高值；通过电控比例阀（9）开度与防爆柴油机转速传感器相联动，无转速信号时自动停止补水，补水流量随转速增加。

2.根据权利要求1所述的一种矿用防爆车辆用智能主动补水装置，其特征在于，还包括储气罐、节流阀（3）、调压阀（4）和电控比例气阀（5）和第一单向阀（6），储气罐的气体经节流阀（3）进行节流后，通过调压阀（4）降低气压，经过电控比例气阀（5）、第一单向阀（6）后，进入补水箱顶端，对补水箱（1）内进行加压，所述电控比例气阀（5）的控制端与所述智能保护装置（7）连接。

3.根据权利要求2所述的一种矿用防爆车辆用智能主动补水装置，其特征在于，所述智能保护装置（7）通过控制电控比例轴阀（9）和电控比例气阀（5），对所述废气处理箱（15）进行加压补水。

4.根据权利要求1所述的一种矿用防爆车辆用智能主动补水装置，其特征在于，还包括设置在所述补水管（11）上的手动截止阀（8）和第二单向阀（10）。

5.根据权利要求4所述的一种矿用防爆车辆用智能主动补水装置，其特征在于，所述手动截止阀（8）和第二单向阀（10）设置在电控比例轴阀（9）的两侧，所述第二单向阀（10）位于靠近补水箱（1）的一侧。

6.根据权利要求1所述的一种矿用防爆车辆用智能主动补水装置，其特征在于，还包括第二液位传感器（2），所述第二液位传感器设置在所述补水箱（1）内，其信号输出端与所述智能保护装置（7）连接，所述智能保护装置（7）用于根据第一液位传感器（14）和第二液位传感器（2）的传感信号，判断是否需要停机并发出保护熄火信号。

7.根据权利要求5所述的一种矿用防爆车辆用智能主动补水装置，其特征在于，所述智能保护装置（7）用于在第二液位传感器（2）检测到补水箱（1）内水位处于低位，且第一液位传感器（14）检测到废气处理箱（15）内水位低于C位时，进行停机并发出保护熄火信号。

8.根据权利要求1所述的一种矿用防爆车辆用智能主动补水装置，其特征在于，所述智能保护装置（7）的控制过程包括：

正常补水工作：当转速传感器（12）检测到防爆柴油机正在运转，补水箱（1）液位正常，第一液位传感器（14）检测到废气处理箱（15）内水位低于B位并高于C位时，智能保护装置（7）控制电控比例轴阀（9）打开，补水箱（1）对废气处理箱（15）正常补水，补水流量随发动机转速增大而增大，转速减少而减小；

停止补水工作：当转速传感器（12）检测到防爆柴油机停止运转，则智能保护装置（7）控制电控比例轴阀（9）关闭停止补水；当转速传感器（12）检测到防爆柴油机正在运转，且第一液位传感器（14）检测到废气处理箱（15）内水位处于A位时，则智能保护装置（7）控制电控比例轴阀（9）关闭停止补水；当压力传感器（13）检测压力增大时，则智能保护装置（7）控制电控比例轴阀（9）关闭停止补水；

发动机保护停止工作：当转速传感器（12）检测到防爆柴油机正在运转，且第二液位传感器（2）检测到补水箱（1）内水位处于低位时，智能保护装置（7）发出保护熄火信号，防爆柴油机保护熄火；当第一液位传感器（14）检测到废气处理箱（15）内水位低于C位时，智能保护装置（7）发出保护熄火信号，防爆柴油机保护熄火。

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