CN2692913Y - 本安直流、交流两用发爆器电源 - Google Patents

Abstract

一种本安直流、交流两用发爆器电源，电源置于防爆接线盒内，并通过三个接线端与外界相联，其特征在于：一个接线端为36V或127V交流电压输入端，其余两个接线端分别为12V直流电压输出端和10V交流电压输出端；防爆接线盒内的电源电路由变压器二次12V与限流电阻、稳压二极管、整流桥、电容、稳压二极管、航空接头、电缆、直流发爆器等依次电连接，输出本安直流发爆器电源12V；变压器二次10V与限流电阻、稳压二极管、航空接头、电缆、交流发爆器等依次电连接，输出本安交流发爆器电源10V。以上电源使原直流发爆器取消电池做电源，使原交流发爆器电源变成本安交流电源，实现了发爆器与风、电、瓦斯闭锁，降低了成本，保证了安全。

Description

本安直流、交流两用发爆器电源

技术领域

本实用新型涉及煤矿、工厂的计量、测量电器(温度、压力、液位、定位液体浓度、信号、通讯、报警等)和煤矿爆破工程发爆器电源，特别是煤矿发爆器电源。(发爆器是煤矿起爆雷管装置)

背景技术

目前煤矿、工厂(有爆炸危险气体、粉尘的工厂)中计量、测量电器，煤矿爆破工程用于起爆雷管的发爆器，多数用电池做电源，特别是煤矿发爆器用电池做电源更为普遍，本实用新型以发爆器为例叙述本实用新型的必要性应用和实施方法。

发爆器是现在煤矿爆破工程用于起爆雷管的装置，发爆器大多数是直流发爆器，用电池做电源，用电池做电源的发爆器(以下简称电池型发爆器)存在一定的缺点：(1)不能实现发爆器与风、电、瓦斯闭锁。煤矿安全规程规定：当工作面(采煤、掘进工作面)无风、瓦斯浓度超限时禁止放炮(即起爆雷管、炸药)。电池型发爆器无论工作面有风无风，瓦斯浓度如何，都能放炮，易出现人为的违章放炮，尤其是在上下班前后，为赶进米，赶产量不顾工作面有风无风，瓦斯浓度大小冒险放炮，如果此时工作面瓦斯聚集，瓦斯浓度超限，极易引起瓦斯爆炸；(2)电池型发爆器电池电压不稳定，新电池电压高，旧电池电压低，当电池电压过低时，发爆器冲量不足，雷管不能起爆会出现哑炮(雷管炸药装在一起，放炮时雷管没有爆炸)，当电池与发爆器电源接头弹簧片锈蚀接触不好时，也会影响放炮质量，由于新旧电池电压变化大，给检测工作带来困难，当放炮线回路短路、断路、虚接时，如果电压低，检测回路检查失灵或数据不准确，如果此时放炮，在短路、断路、虚接处会产生火花，如果此时瓦斯浓度超限，就会引起瓦斯爆炸；(3)电池型发爆器浪费大。因受电池本身的限制，发爆器只能用电解电容，所以寿命短，衰减的快，发爆器报废周期短，更新快，另外电池用量大，全年一个掘进工作面，用于发爆器更新，电池购买两项合计费用每年约4000元，并且要用人工携带，浪费人力。另一种发爆器以井下动力电交流36V或127V做电源，称为交流电源发爆器，虽然克服了电池型发爆器的一些缺点，但是因电源电压较高，也未普遍应用。

发明内容

本实用新型的目的，在于设计一种本安直流、交流两用发爆器电源，所设计本安电源既能取消直流电源发爆器所用的电池，又能降低交流电源发爆器的电源电压，以解决煤矿(或者有爆炸危险气体粉尘的工厂)计量、测量电器和发爆器的电源，特别是煤矿发爆器的电源，使之符合煤矿安全规程规定，实现发爆器与风、电、瓦斯闭锁，当工作面有风，瓦斯浓度不超限时，可以放炮，当工作面无风、停电或瓦斯浓度超限时工作面不能放炮，闭免因工作面无风，瓦斯浓度超限放炮引起的瓦斯爆炸事故，使发爆器电源电压稳定，能准确的检测出发爆器放炮线回路短路、断路虚接状态，如有放炮线回路短路、断路、虚接时，发爆器闭锁不能放炮，事故排除后方能放炮，从而避免了因放炮线短路、断路、虚接时放炮产生火花引起的瓦斯爆炸，而且节省大量资金和人力。

附图说明

图1是本实用新型总体结构示意图；

图1中，输入电缆1；喇叭口2；压线板3；压紧螺母4；密封室5(内有金属垫圈和橡胶胶圈)；上盖6；提手7；防爆接线盒内腔8(内装变压器)；航空插座固定螺拴9；压紧螺母10；航空插座11；航空插头12；航空插头压线板13；电缆14；电缆15；直流发爆器F₁16(内有线圈H₁)；交流发爆器F₂17(内有线圈H₂、H₃)。

图2是本实用新型的电气原理图。

具体实施方式

本实用新型是这样实现的，本实用新型与矿用QC83系列开关或电煤钻综合保护开关(引进36V或127V电源)，风、电、瓦斯闭锁装置(当工作面无风瓦斯浓度超限时工作面断电)相配合。

本实用新型的特点主要有：防爆接线盒HD₂-3，变压器B，限流电阻R₁、R₂，稳压二极管：D₁、D₂、D₃、D₄、D₅、D₆、D₇、D₈、D₉、D₁₀、D₁₁、D₁₂、二极管：D₁₃、D₁₄、D₁₅、D₁₆，电缆：L₁、L₂、L₃，整流桥Z，电容C，航空接头K₁、K₂、K₃、K₄，发爆器电源线圈等组成。

所述的本安直流、交流两用发爆器电源置于防爆接线盒内，并通过三个接线端与外界相联，其特征在于：一个接线端为36V或127V交流电压输入端，其余两个接线端分别为12V直流电压输出端和10V交流电压输出端；防爆接线盒内的电源电路由一个变压器、2个限流电阻、6个5W12V的稳压二极管、4个5W10V的稳压二极管、一个C50uF的电解电容和一个整流桥组成；其中由交流电压输入端输入的电压经变压器变压后输出10V和12V两个交流电压；输出的12V交流电压与一个限流电阻串联后，并联两两负极串联的4个5W12V稳压二极管和所述的整流桥，经整流桥输出的12V的直流电压与所述的电容、2个5W12V的稳压二极管依次并联后形成12V直流电压输出端；将12V的直流电压通过航空接头、电缆输入直流发爆器内，与其中两个5W12V的二极管、电源线圈并联；输出的10V交流电压与另一个限流电阻串联后，并联两两负极串联的4个5W10V稳压二极管，形成10V交流电压输出端，将10V的交流电压通过航空接头、电缆输入交流发爆器内，与其中4个5W10V两两负极串联的二极管、两个电源线圈并联。

所说的防爆接线盒为定型产品(HD₂-3)，有三个出线口，三个出线口都能实现按标准防爆要求接线，其中两个接线口经过改造安装航空接头插座。防爆接线盒的接线腔内原有接线端子已经拆掉，利用接线盒的空腔(固定螺丝，接地端子未折)。其余有上盖、提手。接线盒上的密封室(密封室为圆筒形，外端部有内螺纹，密封室内有圆形金属垫圈和圆形橡胶胶圈)，压紧螺母圆筒型，前端部有外螺纹，压紧螺母的外螺纹与密封室的内螺纹配合螺纹联接，压紧螺母的前端部，压在金属垫圈上，金属垫圈压在橡胶胶圈上，螺母旋转金属垫圈压力增大，对橡胶圈压力也增大(金属垫圈、橡胶胶圈为定型产品)，压紧螺母的后端没有螺纹侧，原出线口有压线板、喇叭口。安装航空接头两个出线口的压紧螺母没有螺纹侧的外端部有四个对称孔(原压线板、喇叭口已去掉)，通过螺拴与航空接头插座的四个螺孔螺拴联接。所说的航空接头为定型产品，由航空插座和航空插头两部分组成计4套，其中2个航空插座通过螺拴固定在压紧螺母上通过与密封室螺纹联接固定在防爆接线盒的两个出线口上，另外两个航空插座通过螺拴分别固定在发爆器的四个对称螺孔上，4个航空接头的插头与电缆联接，电缆接在航空插头的接线端子上。所说的变压器，一次线圈有四个接线端子输入三种电压，交流、36V(最高40V)、127V(最高140V)、220V(最高240V)，变压器二次为三个接线端子输出两种交流电压12V、10V，变压器一、二次绕组由骨架上下隔离开，通过防爆接线盒固定螺丝将变压器固定在接线盒内，使变压器的二次输出，对准带有航空接头插座的接线口，变压器的一次输入对准原接线口，本实用新型的非本安端电源从接线盒的原出线口按标准防爆接线进入接线盒接线腔内，接在变压器的一次端子上，本实用新型本安电源交流12V、10V、从带有航空插座的两个出线口按标准防爆接线引出(标准防爆接线，即：电缆从喇叭口进入经压线板穿过压紧螺母进入密封室，穿过金属垫圈、橡胶胶圈进入，接线盒接线腔内，接在变压器一次和二次端子上)，所说的限流电阻为金属膜电阻一般为2Ω计2个，稳压二极管5W12V计6个，5W10V计4个，二极管5W12V计2个，5W10V计4个，整流桥200V5A，电解电容50V50μF，电缆3×2.5毫米平方，计3条，一条电缆为非本安端输入从QC83-80开关引进交流36V(或从煤电钻综合保护开关引起交流127V或工厂交流220V)，进入接线盒原接线口按标准防爆接线接在变压器的36V接线端子上，另外两条电缆分别从航空接头引出接在发爆器F₁、F₂上，上述器件中限流电阻2个、稳压二极管、5W12V计6个、5W10V计4个，整流桥Z、电容C和变压器接好线后胶封在接线盒内，变压器一次、二次端子相距50毫米，二极管5W12V计2个，5W10V计4个为分流元件，分别与发炮器F₁、F₂电源线圈H₁、H₂、H₃胶封在一起。

电缆1从QC83-80开关引入36V经过喇叭口2经压线板3穿过压紧螺母4进入防爆接线盒密封室5内穿过密封室内金属垫圈橡胶胶圈进入防爆接线盒接线腔8内，电缆芯线接在变压器36V接线端子上，变压器二次输出端子分两个出线口输出，一路是变压器二次经防爆接线盒密封室5内的橡胶胶圈，金属垫圈，压紧螺母接在航空插座11上经航空插头12航空插头压线板13电缆15航空插头压线板13经航空插头12航空插座11进入16发爆器F₁内、与F₁发爆器内分流元件5W12V两个稳压管、发爆器电源线圈H₁联接；另一路由变压器二次端子经电缆进入接线盒密封室5内橡胶胶圈、金属垫圈经压紧螺母10接在航空插座11上，经航空插头12航空插头压线板13电缆14航空插头压线板13航空插头12航空插座11进入17发爆器F₂内与发爆器F₂内分流元件5W10V4个稳压二极管、发爆器电源线圈H₂、H₃联接，压紧螺母10与航空接头插座11通过螺拴9联接，航空接头插座11与发爆器16F₁、17F₂通过螺拴9联接。

图2中，从QC83-80引出交流36V，变压器一次接线端子B₀、B₃₆、B₁₂₇、B₂₂₀，变压器二次接线端子X₀、X₁₀、X₁₂，限流电阻R₁2Ω，稳压二极管D₁-D₄(5W12V4个)，正流桥Z200V5A，电解电容C50μF，稳压二极管D₅、D₆(5W12V2个)，限流电阻R₂2Ω，稳压二极管D₇-D₁₀(5W10V4个)，航空接头K₁，航空接头K₂，电缆L₂，电缆L₃，航空接头K₃，航空接头K₄，直流发爆器F₁(直流用电器)，二极管D₁₁-D₁₂(5W12V2个)，发爆器F₁电源线圈H₁，交流发爆器F₂，二极管D₁₃-D₁₆(5W10V4个)，交流发爆器F₂电源线圈H₂、H₃。

图2中，从QC83-80开关引进36V交流电源，经3×2.5毫米平方3芯电缆输入到防爆接线盒中的变压器一次接线端子B₀、B₃₆，另外一颗芯线接在防爆接线盒内的接地端子上。当变压器按1.1倍电压输入，最高电压为40V时，此时变压器二次输出二种交流电压：X₀、X₁₂输出为12V，X₀、X₁₀输出为10V。其中第一支路电压为12V一般做直流用电器电源，第二支路电压10V一般做交流用电器电源。本实用新型以发爆器为例，叙述本实用新型的性能应用。第一支路回路是从QC83-80开关引出36V交流电源，经电缆L₁输送到变压器一次B₀、B₃₆，二次电压从X₀、X₁₂引出为12V，从X₀开始经限流电阻R₁→稳压二极管D₁、D₂、D₃、D₄→整流桥Z→电容C→稳压二极管D₅、D₆→航空接头K₁→电缆L₂→航空插头K₃→二极管D₁₁、D₁₂→电源线圈H₁→航空接头K₃→电缆L₂→整流桥Z→回到变压器二次端子X₁₂，限流电阻R₁保护变压器防止短路电流取2Ω，稳压二极管D₁、D₂、D₃、D₄最大电压为12V，当小于最大电压12V时，二极管不导通，当大于12V时稳压二极管导通，使稳压二极管两端输出电压不大于12V，D₁D₂两负极串在一起、D₃D₄两负极串在一起，将串联后的D₁D₂，D₃D₄，并联在12V的线路上，整流桥为200V5A，把12V的交流电变为直流，电容C为滤波电容，D₅D₆为稳压二极管，作用把滤波后的电压稳压，D₅、D₆并联在直流线路上，当电压小于12V时D₅、D₆不导通，当电压大于12V时，D₅、D₆导通，保证D₅、D₆两端输出电压不大于12V，从D₅、D₆两端输出电源通过航空接头K₁K₃和电缆L₂接在直流发爆器F₁上，做为直流发爆器电源，分流元件D₁₁、D₁₂二极管与直流发爆器F₁电源线圈H₁并联，消除因线路断线H₁产生的自感电势，也就是当线路因故断线时，发爆器电源线圈H₁的自感电势很大，与并联的稳压二极管D₁₁、D₁₂形成回路，把自感电势消耗掉，正常工作时D₁₁、D₁₂不导通，只有当电感电势很大时，D₁₁、D₁₂才导通，第一支路即为本实用新型直流发爆器电源。

第二支路是变压器一次电压为40V时，变压器二次输出最高电压10V，从X₀、X₁₀引出，从X₀开始→限流电阻R₂→稳压二极管D₇、D₈、D₉、D₁₀，D₇D₈、D₉D₁₀两负极串联后并联在10V电路上→航空接头K₂→电缆L₃(3×2.5毫米平方)→航空接头K₄→二极管D₁₃、D₁₄、D₁₅、D₁₆两两负极串联后并联在10V线路上→电源线圈H₂、H₃→二极管D₁₃、D₁₄、D₁₅、D₁₆→航空接头K₄→电缆L₃(3×2.5毫米平方)→航空接头K₂→稳压二极管D₇、D₈、D₉、D₁₀→回到变压器二次X₁₀。

R₂为限流电阻，防止短路电流，电阻一般取2Ω，D₇D₈、D₉D₁₀两负极串联后并联在线路上，当电压不大于10V时D₇D₈、D₉D₁₀不导通，输出正常工作电压，当电压超过10V时，稳压二极管D₇D₈、D₉D₁₀导通，使D₇D₈、D₉D₁₀两端输出电压不大于10V，稳定在10V以内，稳压二极管D₇D₈、D₉D₁₀两端输出的电压通过航空接头K₂、K₄电缆L₃接在交流发爆器F₂上，作发爆器F₂的电源，分流元件二极管D₁₃D₁₄、D₁₅D₁₆，与发爆器F₂电源电源线圈H₂、H₃并联，为消除交流发爆器F₂内电源线圈H₂、H₃产生的自感电势，当因线路断线时，电源线圈H₂、H₃有很大的自感电势放出来，与D₁₃D₁₄、D₁₅D₁₆二极管形成回路，D₁₃D₁₄、D₁₅D₁₆导通，将H₂、H₃的自感电势消耗掉，在正常工作时D₁₃D₁₄、D₁₅D₁₆不导通，当产生自感电势时，由于自感电势较大，所以D₁₃D₁₄、D₁₅D₁₆导通与H₂、H₃产生的自感电势形成回路，将自感电势消耗掉，第二支路即为本实用新型交流发爆器电源。

根据煤矿本安型设备分类，I为煤矿用，II为其它工业用，设备是否具有本安特性，还要进行效核，主要看点燃能力曲线上的最小点燃电流、最小点燃电压是否超过允许值而定。本实用新型为煤矿用ibI级设备，ibI级设备工作时安全系数为2(本安电路、电流或电压与最小点燃电流或电压相比倍数称之为安全系数)，短路时一个事故点安全系数1.5，两个事故点同时发生安全系数1.0。

其计算要根据点燃能力实验曲线(《防爆电器技术应用》304页)效核计算本安性能都以此曲线为准。

校核第一支路电源是否具有本安特性，在非本安端最高允许电压40V，本安端输出最高电压12V。

1、考虑电阻性电路，在12V时最小点燃电流值查《防爆技术应用》305页图6-7曲线得出最小点燃电流10安以上。

在12V时最大短路电流 R_内变压器实测内阻5Ω，U₁为工作电压，R₁为限流电阻

$R_1=\frac{1.5U_{\mathrm{DM}1}}{I_{\mathrm{MICR}}}$ U_DM1为稳压二极管的最高电压，I_MICR对应U_DM1时最小点燃电流值。

查曲线图6-7曲线U_DM1＝12时，I_MICR在10安以上。

$R_1=\frac{1.5\×12}{10}=1.8$ (可取2Ω)

(U₁工作电压取10V，变压器内阻取5Ω。

当一个故障点短路时，安全系数取1.5，则1.5倍的短路电流为3.3。小于当电压为12V时，最小点燃电流10，故合格为本安型。

2、考虑电容电路，电容C两端电压为12V，工作时取安全系数2，电容C两端校核电压24V，当C为50μF时，查电压点燃曲线图6-8曲线最小点燃电压为27V，大于工作电压的2倍24V合格为本安型。

3、考虑电感影响，由于设了分流元件，感应电势已被消耗掉故为本安型，经效核第一支路直流输出电压为本安型。其值为：U_K1空载电压＝稳压二极管最大电压U_DM1为12V，I_K1短路电流为2.2安，R₁限流电阻2Ω，变压器内阻5Ω(实际测量)。滤波电容C50V50μF，第一支路总功率W₁＝I_K1×U_K1＝2.2×12＝26W。

稳压二极管最大电流

W_DM1＝I_DM1×U_DM1＝0.485×12＝5.85W

同样，由以下计算得出第二支路的交流本安电源数值。

1、考虑电阻电路

空载电压＝二极管最大电压U_K2＝U_DM2＝10V，R₂限流电阻2Ω，R_内＝5Ω，工作电压U₂取8.5V

当电压为10V时，查6-7点燃曲线最小点燃电流在10安以上，大于1.5I₂＝3.74合格为本安电源。

2、考虑电感影响，由于设了分流元件，电感已被消除，故为本安型电源。

稳压二极管最大电流

稳压二极管最大功率W_UDM2＝I_DM2×U_DM2＝0.44×10＝4.4W

第二支路总功率W₂＝I_K2×U_K2＝1.87×10＝18.7W

根据安全栅的有关规定，当两个安全栅组合使用时(当两个支路本安电源组合使用时)，应考虑两种安全栅最大电压之和、最大电流之和校核本安特性。此时，安全系数取1，则有总短路电流I_K12＝I_K1+I_K2＝2.2+1.87＝4.07安，总电压U₁₂＝U₁+U₂＝12V+10V＝22V，根据上述两数值查最小点燃曲线(305页图6-7曲线)，当两个支路组合使用时电压为22V，最小点燃电流为5安以上，大于4.07安，合格为本安电源。

考虑接地影响，因限流电阻与变压器胶封在一起，所以限流电阻和变压器内阻一样，故不考虑接地问题。

综上所述，本实用新型从非本安端输入到本安端输出到发爆器经校核均符合本安电源标准。本安直流、交流两用发爆器电源，其中直流发爆器电源为12V，交流发爆器电源为10V。

本安直流、交流两用发爆器电源，使有爆炸危险的煤矿、工厂计量、测量电器，特别是发爆器有了安全可靠稳定的本安电源，当工作面无风、瓦斯浓度超限时，由于风电瓦斯闭锁装置的作用，切断工作面QC83-80开关电源(或煤电钻综合保护开关127V电源)，整个工作面没电，因发爆器接在QC83-80开关上，所以发爆器也没有电，实现了发爆器与风、电、瓦斯闭锁。从而消除了违章放炮引起的瓦斯爆炸事故，由于电压稳定可以安装放炮线回路的检测电路，使发爆器在短路、断路虚接时闭锁，事故排除后才能放炮。杜绝了因放炮线回路、短路、断路、虚接时放炮产生火花引起的瓦斯爆炸。由于不采用电池供电，所以节约了资金，并且不用人员上下携带，节约了人力，有很大的经济利益和社会效益。

由于防爆接线盒、航空接头、发爆器除电源以外的其他部分均为已有技术，故不详述。

Claims (1)

1、一种本安直流、交流两用发爆器电源，所述的电源置于防爆接线盒内，并通过三个接线端与外界相联，其特征在于：一个接线端为36V或127V交流电压输入端，其余两个接线端分别为12V直流电压输出端和10V交流电压输出端；防爆接线盒内的电源电路由一个变压器、2个限流电阻、6个5W12V的稳压二极管、4个5W10V的稳压二极管、一个C50uF的电解电容和一个整流桥组成；其中由交流电压输入端输入的电压经变压器变压后输出10V和12V两个交流电压；

输出的12V交流电压与一个限流电阻串联后，并联两两负极串联的4个5W12V稳压二极管和所述的整流桥，经整流桥输出的12V的直流电压与所述的电容、2个5W12V的稳压二极管依次并联后形成12V直流电压输出端；将12V的直流电压通过航空接头、电缆输入直流发爆器内，与其中两个5W12V的二极管、电源线圈并联；

输出的10V交流电压与另一个限流电阻串联后，并联两两负极串联的4个5W10V稳压二极管，形成10V交流电压输出端，将10V的交流电压通过航空接头、电缆输入交流发爆器内，与其中4个5W10V两两负极串联的二极管、两个电源线圈并联。

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