CN115966424B - 一种井下电力信号传输站及煤矿供电监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及煤矿供电监控技术领域，具体涉及一种井下电力信号传输站及煤矿供电监控系统，传输站包括箱体、门体和按钮组件，按钮组件包括按钮本体、操作杆体、内导向套、外导向套和第一弹簧；内导向套、外导向套和门体上提供安装通道；操作杆体的一端滑动安装于安装通道内，另一端提供对按钮本体施力的挤压位置，外围设置有限位环；第一弹簧在操作杆体受力向箱体内运动时形变，在外力解除后，为操作杆体提供复位力，以使得限位环与内导向套贴合。本发明中，按钮本体完整的位于箱体内，按钮组件的其他部分为机械结构，此种结构形式可防止箱体内的爆炸产物窜出至外部，通过机械结构的合理设计，可将爆炸产物等有效的阻隔在密闭的空间内。

Description

一种井下电力信号传输站及煤矿供电监控系统

技术领域

本发明涉及煤矿供电监控技术领域，具体涉及一种井下电力信号传输站及煤矿供电监控系统。

背景技术

井下供电是煤矿生产的根本动力，全力保障井下电网供电安全将从源头保障煤矿的安全生产，是煤矿企业安全生产的重中之重。近年来，煤矿对井下采区变电所及中央变电所装备电力监控系统日益重视，尤其希望采区变电所实现无人值守，而采用遥测、遥信、遥控等技术。

现有的煤矿供电监控系统如图1所示，包括地面部分和井下部分，地面部分由监控主机、备用主机、音箱、打印机、矿用本安型交换机、UPS 电源、电涌保护器等组成，井下部分由井下电力信号传输站完成矿用隔爆兼本质安全型永磁机构高压真空配电装置与地面监控主机的通信。

其中，电力信号传输站作为煤矿供电监控系统的重要部分，其箱体在精加工后，需要进行1MPa水压试验，且在保压设定时间后无泄漏和无影响防爆性能的永久变形产生才能确定为合格，从而投入正常的使用；但目前存在的问题在于，箱体的防爆要求较易保证，但对于安装了按钮结构等的薄弱位置，如何合理的优化上述位置的结构形式，成为了电力信号传输站能否有效隔爆的关键。

发明内容

本发明中提供了一种井下电力信号传输站及煤矿供电监控系统，从而有效满足背景技术中所指出的需求。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种井下电力信号传输站，包括箱体、门体和按钮组件，所述门体相对于所述箱体转动开合，以供所述箱体内部空间敞开或关闭，所述按钮组件设置于所述门体上；

所述按钮组件包括按钮本体、操作杆体、内导向套、外导向套和第一弹簧；

所述按钮本体在所述箱体内相对于所述门体间隔固定安装；所述内导向套和外导向套分别设置于所述门体的内外侧，通过各自内部的通孔，以及位于所述门体上的通孔提供安装通道；所述操作杆体的一端滑动安装于所述安装通道内，且提供供操作者施力的按压位置；所述操作杆体另一端延伸至所述箱体内部，提供对所述按钮本体施力的挤压位置，且外围设置有限位环；所述第一弹簧位于所述操作杆体与所述安装通道之间的间隙内，一端与所述安装通道内所设置的径向平面贴合，另一端与所述操作杆体上所设置的径向平面贴合；

所述第一弹簧在所述操作杆体受力向箱体内运动，而对所述按钮本体进行挤压的过程中发生形变，且在外力解除后，为所述操作杆体提供复位力，以使得所述限位环与所述内导向套贴合。

进一步地，还包括铜套，设置于所述内导向套的通孔内，且套设于所述操作杆体外围；

所述铜套与所述通孔的贴合面为隔爆贴合面，所述铜套提供与所述第一弹簧贴合的径向平面。

进一步地，所述限位环与所述内导向套贴合时，所述限位环对所述铜套与所述内导向套之间的缝隙进行覆盖。

进一步地，所述操作杆体包括沿轴线方向依次连接的主杆体和帽体结构；

所述按压位置位于所述主杆体上，所述挤压位置位于所述帽体结构上；

所述帽体结构与所述主杆体的连接位置向外凸出而形成所述限位环。

进一步地，所述主杆体端部设置有凸出端，所述帽体结构上对应设置有安装槽；

所述凸出端与所述安装槽配合，实现所述主杆体相对于所述帽体结构的固定。

进一步地，所述主杆体内部设置有相互连通的径向通道、轴向通道和环形通道；

所述径向通道设置于所述轴向通道两端，实现所述凸出端外围和所述间隙的联通；

所述环形通道为设置于所述凸出端外围的环形凹槽，位于所述凸出端上的所述径向通道的端口位于所述环形通道内；

所述帽体结构上设置有与所述环形通道联通的泄压通道，所述泄压通道的端口设置有开关结构，所述开关结构在温度超过设定值时，开启所述端口；

所述外导向套上设置有贯通孔，联通所述间隙和所述外导向套外围。

进一步地，所述开关结构包括形状记忆合金弹片和第二弹簧；

所述泄压通道的端口位于所述限位环所具有的径向平面上，所述形状记忆合金弹片套设于所述帽体结构外部，且贴合所述径向平面而对所述端口进行封堵；

所述第二弹簧套设于所述帽体结构外围，且一端与所述帽体结构上的径向平面相抵，另一端与所述形状记忆合金弹片相抵；

所述形状记忆合金弹片在温度超过设定值时，通过形变开启所述端口。

进一步地，所述形状记忆合金弹片包括中心环体和围绕所述中心环体轴线均匀分布的至少三个引脚，所述引脚从根部向端部等截面延伸；

所述帽体结构上设置有与所述形状记忆合金弹片轮廓相同的容纳槽，所述端口设置于所述容纳槽的槽体底面上，且被所述引脚封堵；

所述第二弹簧与所述中心环体相抵。

进一步地，所述帽体结构包括座体和堵头；

所述座体包括柱体和所述限位环，所述柱体垂直于所述限位环；所述形状记忆合金弹片和第二弹簧均套设于所述柱体外部；

所述堵头与所述柱体端部连接，且提供与所述第二弹簧相抵的径向平面。

一种煤矿供电监控系统，采用如上所述的井下电力信号传输站，来完成井下真空配电装置与地面监控主机的通信。

通过本发明的技术方案，可实现以下技术效果：

本发明中，按钮本体完整的位于箱体内，按钮组件的其他部分为机械结构，此种结构形式可防止箱体内的爆炸产物窜出至外部，通过机械结构的合理设计，可将爆炸产物等有效的阻隔在密闭的空间内。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有的煤矿供电监控系统的框架图；

图2为井下电力信号传输站的结构示意图；

图3为图2中门体敞开后的结构示意图；

图4为按钮组件的剖视图；

图5为按钮组件机械部分的分解示意图；

图6为操作杆体被按压前后的比对图；

图7为支架连接门体和按钮本体的示意图；

图8为一种结构形式下主杆体和帽体结构的分解示意图；

图9为另一种结构形式下主杆体和帽体结构的分解示意图；

图10为图9中A处的局部放大图；

图11为操作杆体的剖视图（开关结构关闭，且含局部放大图）；

图12为操作杆体的剖视图（开关结构开启，且含局部放大图）；

图13为操作杆体安装位置的剖视图；

图14为帽体结构、形状记忆合金弹片和第二弹簧的分解示意图；

图15为图14中各结构的组装示意图；

图16为形状记忆合金弹片的结构示意图；

图17为图15中形状记忆合金弹片形变后的示意图（含局部放大图）；

附图标记：

001、箱体；002、门体；003、按钮组件；

1、按钮本体；2、操作杆体；21、按压位置；22、挤压位置；23、限位环；24、主杆体；24a、凸出端；24b、径向通道；24c、轴向通道；24d、环形通道；25、帽体结构；25a、端口；25b、座体；25c、堵头；25d、容纳槽；3、内导向套；4、外导向套；41、贯通孔；5、第一弹簧；6、铜套；7、支架；71、安装板；8、间隙；9、开关结构；91、形状记忆合金弹片；91a、中心环体；91b、引脚；92、第二弹簧。

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。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

一种井下电力信号传输站，包括箱体001、门体002和按钮组件003，门体002相对于箱体001转动开合，以供箱体001内部空间敞开或关闭，按钮组件003设置于门体002上；按钮组件003包括按钮本体1、操作杆体2、内导向套3、外导向套4和第一弹簧5；按钮本体1在箱体001内相对于门体002间隔固定安装；内导向套3和外导向套4分别设置于门体002的内外侧，通过各自内部的通孔，以及位于门体002上的通孔提供安装通道；操作杆体2的一端滑动安装于安装通道内，且提供供操作者施力的按压位置21；操作杆体2另一端延伸至箱体001内部，提供对按钮本体1施力的挤压位置22，且外围设置有限位环23；第一弹簧5位于操作杆体2与安装通道之间的间隙8内，一端与安装通道内所设置的径向平面贴合，另一端与操作杆体2上所设置的径向平面贴合；第一弹簧5在操作杆体2受力向箱体001内运动，而对按钮本体1进行挤压的过程中发生形变，且在外力解除后，为操作杆体2提供复位力，以使得限位环23与内导向套3贴合。

如图2~7所示，本发明中按钮本体1即为电控的按钮结构，其完整的位于箱体001内，按钮组件003的其他部分为机械结构，此种结构形式可防止箱体001内的爆炸产物窜出至外部，通过机械结构的合理设计，可将爆炸产物等有效的阻隔在密闭的空间内。

具体到本优选方案中，如图4~6所示，在需要对按钮本体1进行施压时，在门体002外部对操作杆体2的按压位置21进行施力，使得操作杆体2沿轴线运动即可；在此过程中，限位环23与内导向套3分离，且第一弹簧5被挤压；当对按钮本体1完成施力后，第一弹簧5通过弹性恢复力对操作杆体2提供反向作用力，从而使得限位环23再次与内导向套3贴合；二者的贴合一方面保证了操作杆体2的准确定位，另一方面通过限位环23的设置，同样可起到对爆炸产物进行阻隔的目的。

在本发明中设置分体的内导向套3和外导向套4，一方面降低了在门体002上所开设通孔的大小，这对于保证门体002的强度是有益的，另一方面当内导向套3受到冲击力而产生向门体002外运动的趋势时，门体002可对其进行阻挡，从而间接保证了其他结构的位置稳定性。

为了实现按钮本体1相对于门体002的间隔固定安装，可设置如图7中所示的支架7，支架7与门体002固定连接，且提供对按钮本体1进行固定的安装板71。

为了使得操作杆体2运动的更加流畅，还包括铜套6，设置于内导向套3的通孔内，且套设于操作杆体2外围；铜套6与通孔的贴合面为隔爆贴合面，铜套6提供与第一弹簧5贴合的径向平面。为了实现更好的防爆效果，限位环23与内导向套3贴合时，限位环23对铜套6与内导向套3之间的缝隙进行覆盖。

作为上述实施例的优选，如图8所示，操作杆体2包括沿轴线方向依次连接的主杆体24和帽体结构25；按压位置21位于主杆体24上，挤压位置22位于帽体结构25上；帽体结构25与主杆体24的连接位置向外凸出而形成限位环23。通过上述分体的结构形式，一方面使得操作杆体2的加工更加方便，另一方面限位环23作为帽体结构25的整体部分，其强度相对于组装的形式而更强，对于爆炸产物能够更加有效的阻隔，可降低在意外情况中所发生的损坏。

其中，主杆体24端部设置有凸出端24a，帽体结构25上对应设置有安装槽；凸出端24a与安装槽配合，实现主杆体24相对于帽体结构25的固定。在连接的过程中，凸出端24a和安装槽的配合可以采用过盈配合连接，也可采用螺纹连接，均能够稳定的实现二者的相对于固定。

作为上述实施例的优选，当箱体001内部产生燃烧后，其内部温度和压力均会有所提升，此种情况下是较为危险的，其中温度的降低可通过箱体001和外部的热传递而在一定的时间段内实现，但是对于内部的泄压，需要找到合适的泄压结构，而作为优选地，该泄压结构在借助于现有结构，而并不对门体002或箱体001进行额外的开孔加工为较佳的实施方式，具体地，作为上述实施例的优选，如图9~13所示，主杆体24内部设置有相互连通的径向通道24b、轴向通道24c和环形通道24d；径向通道24b设置于轴向通道24c两端，实现凸出端24a外围和间隙8的联通；环形通道24d为设置于凸出端24a外围的环形凹槽，位于凸出端24a上的径向通道24b的端口位于环形通道24d内；帽体结构25上设置有与环形通道24d联通的泄压通道，泄压通道的端口25a设置有开关结构9，开关结构9在温度超过设定值时，开启端口25a；外导向套4上设置有贯通孔41，联通间隙8和外导向套4外围。

在箱体001内高温高压会相伴产生，因此，本优选方案中采用通过温度而开启的开关结构9，可在温度升高至设定温度后，有效的开启由泄压通道、径向通道24b、轴向通道24c和径向通道24b所组成的通道结构，从而使得箱体001内部的高压最终通过容纳第一弹簧5的间隙8和贯通孔41而泄压至传输站外部，其中，需要说明的是，由于上述各通道联通后具有多道弯折，且最终通过间隙8进行缓冲，从而可有效阻隔箱体001内的明火。

作为上述实施例的优选，如图14~17所示，开关结构9包括形状记忆合金弹片91和第二弹簧92；泄压通道的端口25a位于限位环23所具有的径向平面上，形状记忆合金弹片91套设于帽体结构25外部，且贴合径向平面而对端口25a进行封堵；第二弹簧92套设于帽体结构25外围，且一端与帽体结构25上的径向平面相抵，另一端与形状记忆合金弹片91相抵；形状记忆合金弹片91在温度超过设定值时，通过形变开启端口25a。

本发明中，通过第二弹簧92的设置，可对设定温度以下的形状记忆合金弹片91进行有效的挤压，从而使其对端口25a进行有效的封堵；在温度达到设定之后，形状记忆合金弹片91发生形变而开启端口25a，此时形状记忆合金弹片91必然会对第二弹簧92进行挤压，而帽体结构25上的径向平面可有效阻止其移动。

通过上述结构形式，可利用形状记忆合金自身的特性来自动实现端口25a的开启和关闭，纯机械的结构形式在井下的使用环境内是安全且有效的。形状记忆合金弹片91包括中心环体91a和围绕中心环体91a轴线均匀分布的至少三个引脚91b，引脚91b从根部向端部等截面延伸；帽体结构25上设置有与形状记忆合金弹片91轮廓相同的容纳槽25d，端口25a设置于容纳槽25d的槽体底面上，且被引脚91b封堵；第二弹簧92与中心环体91a相抵。

将端口25a设置于容纳槽25d内，以及对应的将形状记忆合金弹片91也设置于容纳槽25d内，可对形状记忆合金弹片91进行保护以及位置的确定；在形变前，形状记忆合金弹片91可对容纳槽25d进行有效的填充而保证结构的整体性，而当形状记忆合金的引脚91b发生形变时，引脚91b通过形变而对中心环体91a进行支撑，使得中心环体91a相对于远离槽体底面，且引脚91b的端部在与其轮廓相同的容纳槽25d分支内滑动，参见图17，从而解除对于端口25a的封堵，容纳槽25d分支在上述过程中实现了对于引脚91b的导向和定位作用，从而可使得形变恢复后，形状记忆合金弹片91能够复位至容纳槽25d内。

在上述结构中，引脚91b的数量可大于端口25a的数量，即需要保证的是每个端口25a均有引脚91b进行封堵，但是部分引脚91b可仅仅起到支撑的作用。

作为上述实施例的优选，帽体结构25包括座体25b和堵头25c；座体25b包括柱体和限位环23，柱体垂直于限位环23；形状记忆合金弹片91和第二弹簧92均套设于柱体外部；堵头25c与柱体端部连接，且提供与第二弹簧92相抵的径向平面。

同样地，堵头25c和柱体可以采用过盈配合连接，也可采用螺纹连接，均能够稳定的实现二者的相对于固定，上述分体的结构形式是便于形状记忆合金弹片91和第二弹簧92进行安装的。

一种煤矿供电监控系统，采用如上所述的井下电力信号传输站，来完成井下真空配电装置与地面监控主机的通信。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种井下电力信号传输站，包括箱体、门体和按钮组件，所述门体相对于所述箱体转动开合，以供所述箱体内部空间敞开或关闭，所述按钮组件设置于所述门体上；

其特征在于，所述按钮组件包括按钮本体、操作杆体、内导向套、外导向套和第一弹簧；

所述按钮本体在所述箱体内相对于所述门体间隔固定安装；所述内导向套和外导向套分别设置于所述门体的内外侧，通过各自内部的通孔，以及位于所述门体上的通孔提供安装通道；所述操作杆体的一端滑动安装于所述安装通道内，且提供供操作者施力的按压位置；所述操作杆体另一端延伸至所述箱体内部，提供对所述按钮本体施力的挤压位置，且外围设置有限位环；所述第一弹簧位于所述操作杆体与所述安装通道之间的间隙内，一端与所述安装通道内所设置的径向平面贴合，另一端与所述操作杆体上所设置的径向平面贴合；

所述第一弹簧在所述操作杆体受力向箱体内运动，而对所述按钮本体进行挤压的过程中发生形变，且在外力解除后，为所述操作杆体提供复位力，以使得所述限位环与所述内导向套贴合；

所述操作杆体包括沿轴线方向依次连接的主杆体和帽体结构；

所述按压位置位于所述主杆体上，所述挤压位置位于所述帽体结构上；

所述帽体结构与所述主杆体的连接位置向外凸出而形成所述限位环；

所述主杆体端部设置有凸出端，所述帽体结构上对应设置有安装槽；

所述凸出端与所述安装槽配合，实现所述主杆体相对于所述帽体结构的固定；

所述主杆体内部设置有相互连通的径向通道、轴向通道和环形通道；

所述径向通道设置于所述轴向通道两端，实现所述凸出端外围和所述间隙的联通；

所述环形通道为设置于所述凸出端外围的环形凹槽，位于所述凸出端上的所述径向通道的端口位于所述环形通道内；

所述帽体结构上设置有与所述环形通道联通的泄压通道，所述泄压通道的端口设置有开关结构，所述开关结构在温度超过设定值时，开启所述端口；

所述外导向套上设置有贯通孔，联通所述间隙和所述外导向套外围。

2.根据权利要求1所述的井下电力信号传输站，其特征在于，还包括铜套，设置于所述内导向套的通孔内，且套设于所述操作杆体外围；

所述铜套与所述通孔的贴合面为隔爆贴合面，所述铜套提供与所述第一弹簧贴合的径向平面。

3.根据权利要求2所述的井下电力信号传输站，其特征在于，所述限位环与所述内导向套贴合时，所述限位环对所述铜套与所述内导向套之间的缝隙进行覆盖。

4.根据权利要求1所述的井下电力信号传输站，其特征在于，所述开关结构包括形状记忆合金弹片和第二弹簧；

所述泄压通道的端口位于所述限位环所具有的径向平面上，所述形状记忆合金弹片套设于所述帽体结构外部，且贴合所述径向平面而对所述端口进行封堵；

所述第二弹簧套设于所述帽体结构外围，且一端与所述帽体结构上的径向平面相抵，另一端与所述形状记忆合金弹片相抵；

所述形状记忆合金弹片在温度超过设定值时，通过形变开启所述端口。

5.根据权利要求4所述的井下电力信号传输站，其特征在于，所述形状记忆合金弹片包括中心环体和围绕所述中心环体轴线均匀分布的至少三个引脚，所述引脚从根部向端部等截面延伸；

所述帽体结构上设置有与所述形状记忆合金弹片轮廓相同的容纳槽，所述端口设置于所述容纳槽的槽体底面上，且被所述引脚封堵；

所述第二弹簧与所述中心环体相抵。

6.根据权利要求4所述的井下电力信号传输站，其特征在于，所述帽体结构包括座体和堵头；

所述座体包括柱体和所述限位环，所述柱体垂直于所述限位环；所述形状记忆合金弹片和第二弹簧均套设于所述柱体外部；

所述堵头与所述柱体端部连接，且提供与所述第二弹簧相抵的径向平面。

7.一种煤矿供电监控系统，其特征在于，采用如权利要求1~6中任一项所述的井下电力信号传输站，来完成井下真空配电装置与地面监控主机的通信。