一种注氮防灭火智能控制装置

摘要

本发明公开一种注氮防灭火智能控制装置，所述注氮防灭火智能控制装置包括：多节注氮管、减速电机、防爆电机、转速传感器及控制器；各所述注氮管轴向连通，且各所述注氮管的侧向管壁上设有注氮小孔；各所述注氮管中的尾端注氮管的末端设有氮气出口，首端注氮管的前端设有氮气进口；所述首端注氮管穿过所述减速电机一端的空心机轴，与所述减速电机连接，所述减速电机的另一端连通氮气接口，所述转速传感器设置在所述首端注氮管上；所述减速电机与所述防爆电机连接，所述转速传感器、减速电机及防爆电机分别与所述控制器连接。在注氮过程中，各注氮管可重复利用，避免了在采空区丢弃注氮管材的浪费，且注氮点在空间上连续，可提高注氮效果。

权利要求

1.一种注氮防灭火智能控制装置，其特征在于，所述注氮防灭火智能控制装置包括：多节注氮管、减速电机、防爆电机、转速传感器及控制器；

各所述注氮管轴向连通，且各所述注氮管的侧向管壁上设有注氮小孔；各所述注氮管中的尾端注氮管的末端设有氮气出口，首端注氮管的前端设有氮气进口；

所述首端注氮管穿过所述减速电机一端的空心机轴，与所述减速电机连接，所述减速电机的另一端连通氮气接口，所述转速传感器设置在所述首端注氮管上；所述减速电机与所述防爆电机连接，所述转速传感器、减速电机及防爆电机分别与所述控制器连接；

所述注氮防灭火智能控制装置还包括传动套筒、固定套筒、传动齿轮机构及复位电机；

所述空心机轴上设置有所述传动套筒和固定套筒；所述传动套筒的外表面设有所述传动齿轮机构；套筒复位电机机轴的第一齿轮与所述传动齿轮机构的第二齿轮啮合，且所述套筒复位电机与所述控制器连接；

所述空心机轴的外表面设置有牵引螺纹，与所述传动套筒的内表面螺纹咬合；

所述牵引螺纹的两端分别设置有限位传感器，所述限位传感器与所述控制器连接，当所述传动套筒位移至接近所述牵引螺纹两端端头时，所述限位传感器发送位置信号，所述控制器根据所述位置信号控制断开所述减速电机的电源开关，以防止所述传动套筒转离所述牵引螺纹或所述注氮管的管路位移超出设置长度。

2.根据权利要求1所述的注氮防灭火智能控制装置，其特征在于，所述注氮防灭火智能控制装置还包括固定导轨和固定支座，所述复位电机固定在所述固定导轨上，所述固定导轨与所述固定支座固定连接。

3.根据权利要求1所述的注氮防灭火智能控制装置，其特征在于，所述注氮防灭火智能控制装置还包括：流量传感器，设置在所述氮气接口处，与所述控制器连接，用于检测所述注氮流量，并发送至所述控制器。

4.根据权利要求1所述的注氮防灭火智能控制装置，其特征在于，所述注氮防灭火智能控制装置还包括旋转接头，所述旋转接头设置在所述减速电机的输出口上，且所述减速电机通过所述旋转接头与所述氮气接口连通。

5.根据权利要求1所述的注氮防灭火智能控制装置，其特征在于，各节注氮管内贯通设置有钢丝绳，所述钢丝绳的两端分别固定在所述氮气出口处和氮气进口处。

6.根据权利要求5所述的注氮防灭火智能控制装置，其特征在于，所述注氮防灭火智能控制装置还包括端盖，设置在所述氮气出口处，用于封闭所述氮气出口，且所述钢丝绳固定在所述端盖上。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的注氮防灭火智能控制装置，其特征在于，所述注氮防灭火智能控制装置还包括加强套，所述加强套套设在所述首端注氮管与所述空心机轴的连接处。

说明书

一种注氮防灭火智能控制装置

技术领域

[0001] 本发明涉及矿山安全防灭火技术领域，特别是涉及一种注氮防灭火智能控制装置。

背景技术

[0002] 目前在我国煤矿事故中，因煤自燃而引发的火灾事故占很大比重，矿井火灾不仅会严重威胁煤矿的安全生产，威胁作业人员的生命安全，而且会造成大量的煤炭资源损失，生成有毒有害气体造成严重污染。注氮防灭火技术是目前煤矿常用的预防与治理采空区煤自燃的主要方法。

[0003] 我国煤矿现阶段常用埋管注氮防灭火技术，即沿工作面进风巷布置注氮管路，随着工作面的推进，当注氮口进入采空区自然氧化带时开始注氮，同时相隔一定的步距埋设第二条注氮管路，当第二条注氮管口进入采空区自然氧化带时使用第二条管路注氮，同时停用第一条注氮管路，并埋设下一条注氮管路，重复循环直至工作面回采结束。埋管注氮防灭火技术存在以下三点缺陷：

[0004] (1)注氮点在空间上不连续，会严重影响注氮惰化效率，达成要求效果所需注氮量大，浪费资源。

[0005] (2)注氮管路丢弃在采空区内不能回收再利用，造成材料资源浪费，提高了注氮工艺成本。

[0006] (3)注氮管路运输、安装等工艺需要人工劳动力，增加了注氮工艺的人工劳动成本。

发明内容

[0007] 本发明的目的是提供一种注氮防灭火智能控制装置，可实现注氮点在空间上的连续性。

[0008] 为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

[0009] 一种注氮防灭火智能控制装置，所述注氮防灭火智能控制装置包括：多节注氮管、减速电机、防爆电机、转速传感器及控制器；

[0010] 各所述注氮管轴向连通，且各所述注氮管的侧向管壁上设有注氮小孔；各所述注氮管中的尾端注氮管的末端设有氮气出口，首端注氮管的前端设有氮气进口；

[0011] 所述首端注氮管穿过所述减速电机一端的空心机轴，与所述减速电机连接，所述减速电机的另一端连通氮气接口，所述转速传感器设置在所述首端注氮管上；所述减速电机与所述防爆电机连接，所述转速传感器、减速电机及防爆电机分别与所述控制器连接。

[0012] 可选的，所述注氮防灭火智能控制装置还包括传动套筒、固定套筒、传动齿轮机构及复位电机；

[0013] 所述空心机轴上设置有所述传动套筒和固定套筒；所述传动套筒的外表面设有所述传动齿轮机构；套筒复位电机机轴的第一齿轮与所述传动齿轮机构的第二齿轮啮合，且所述套筒复位电机与所述控制器连接。

[0014] 可选的，所述空心机轴的外表面设置有牵引螺纹，与所述传动套筒的内表面螺纹咬合。

[0015] 可选的，所述牵引螺纹的两端分别设置有限位传感器，所述限位传感器与所述控制器连接。

[0016] 可选的，所述注氮防灭火智能控制装置还包括固定导轨和固定支座，所述复位电机固定在所述固定导轨上，所述固定导轨与所述固定支座固定连接。

[0017] 可选的，所述注氮防灭火智能控制装置还包括：

[0018] 流量传感器，设置在所述氮气接口处，与所述控制器连接，用于检测所述注氮流量，并发送至所述控制器。

[0019] 可选的，所述注氮防灭火智能控制装置还包括旋转接头，所述旋转接头设置在所述减速电机的输出口上，且所述减速电机通过所述旋转接头与所述氮气接口连通。

[0020] 可选的，各节注氮管内贯通设置有钢丝绳，所述钢丝绳的两端分别固定在所述氮气出口处和氮气进口处。

[0021] 可选的，所述注氮防灭火智能控制装置还包括端盖，设置在所述氮气出口处，用于封闭所述氮气出口，且所述钢丝绳固定在所述端盖上。

[0022] 可选的，所述注氮防灭火智能控制装置还包括加强套，所述加强套套设在所述首端注氮管与所述空心机轴的连接处。

[0023] 根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

[0024] 本发明注氮防灭火智能控制装置通过将多节注氮管轴向连通设置，且在各个注氮管的侧向管壁上均设有注氮小孔；所述注氮管中的尾端注氮管的末端设有氮气出口，首端注氮管的前端设有氮气进口，且首端注氮管穿过所述减速电机一端的空心机轴，在注氮过程中，各注氮管可重复利用，避免了在采空区丢弃注氮管材的浪费，且注氮点在空间上连续，可提高注氮效果，在所述首端注氮管上设置转速传感器设置在减速电机，通过转速传感器、减速电机及控制器，可控制注氮管的注氮进程，提高注氮的自动化程度，减少人力资源的使用。

附图说明

[0025] 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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0026] 图1为本发明实施例注氮防灭火智能控制装置的结构示意图；

[0027] 图2为首端注氮管与空心机轴连接处设置加强套的结构示意图；

[0028] 图3为传动套筒复位装置示意图。

[0029] 符号说明：

[0030] 1—注氮管，2—螺纹，3—氮气出口，4—注氮小孔，5—钢丝绳，6—传动套筒，7—牵引螺纹，8—复位电机，9—固定支座，10—转速传感器，11—固定套筒，12—减速机，13—防爆电机，14—旋转接头，15—流量传感器，16—空心机轴，17—控制器，18—氮气接口，19—限位传感器，20—导轨，21—加强套，22—紧固销钉，23—第二齿轮，24—第一齿轮，25—复位电机机轴。

具体实施方式

[0031] 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。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。

[0032] 本发明的目的是提供一种注氮防灭火智能控制装置，通过将多节注氮管轴向连通设置，且在各个注氮管的侧向管壁上均设有注氮小孔；所述注氮管中的尾端注氮管的末端设有氮气出口，首端注氮管的前端设有氮气进口，且首端注氮管穿过所述减速电机一端的空心机轴，在注氮过程中，各注氮管可重复利用，避免了在采空区丢弃注氮管材的浪费，且注氮点在空间上连续，可提高注氮效果，在所述首端注氮管上设置转速传感器设置在减速电机，通过转速传感器、减速电机及控制器，可控制注氮管的注氮进程，提高注氮的自动化程度，减少人力资源的使用。

[0033] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0034] 如图1所示，本发明注氮防灭火智能控制装置包括多节注氮管1、减速电机12、防爆电机13、转速传感器10及控制器17。

[0035] 其中，各所述注氮管1轴向连通，且各所述注氮管1的侧向管壁上设有注氮小孔4；各所述注氮管中的尾端注氮管的末端设有氮气出口3，首端注氮管的前端设有氮气进口。

[0036] 所述首端注氮管穿过所述减速电机12一端的空心机轴16，与所述减速电机12连接，所述减速电机12的另一端连通氮气接口18，所述转速传感器10设置在所述首端注氮管上；所述减速电机12与所述防爆电机13连接，所述转速传感器10、减速电机12及防爆电机13分别与所述控制器17连接。在本实施例中，所述控制器17为PLC逻辑控制器和/或面板控制装置。

[0037] 进一步地，各节注氮管1内贯通设置有钢丝绳5，所述钢丝绳5的两端分别固定在所述氮气出口3处和氮气进口处。

[0038] 为防止漏气，本发明注氮防灭火智能控制装置还包括端盖，所述端盖设置在所述氮气出口3处，用于封闭所述氮气出口3，且所述钢丝绳5固定在所述端盖上。

[0039] 优选的，所述注氮小孔4成斜向后贯穿各个注氮管1的侧向管壁，可防止注氮管1旋转牵引过程中发生管道堵塞的情况。通过在管内设置钢丝绳5，并固定连接在氮气出口3的端盖上，可检测注氮管的管路是否发生损坏，当管路发生断裂时，钢丝绳5也会随之断开。

[0040] 进一步地，首端注氮管穿过减速机12的空心机轴16，并通过螺纹连接，且在首端注氮管与所述空心机轴的连接处套设加强套21(如图2所示)加固，可强化管间连接强度。优选的，所述加强套21通过紧固销钉22固定在所述首端注氮管与所述空心机轴的连接处。此外，所述首端注氮管与所述空心机轴的连接处通过所述加强套21加固后，还设置有垫底木块，以保证各注氮管的中心保持一条水平直线，避免注氮管的管路产生弯曲在扭转过程中发生断裂。

[0041] 为实现装置的传动牵引工作，本发明注氮防灭火智能控制装置还包括传动套筒6、固定套筒11、传动齿轮机构及复位电机8。

[0042] 其中，所述空心机轴16上设置有所述传动套筒6和固定套筒11；所述传动套筒6的外表面设有所述传动齿轮机构；套筒复位电机机轴25的第一齿轮24与所述传动齿轮机构的第二齿轮23啮合(如图3所示)，且所述套筒复位电机与所述控制器连接。通过传动套筒6与固定套筒11用顶柱固定以保证注氮管1在旋转位移过程中的稳定性。

[0043] 优选的，所述空心机轴16的外表面设置有牵引螺纹7，所述牵引螺纹7与所述传动套筒6的内表面螺纹咬合。防爆电机13带动空心机轴16旋转时，牵引螺纹7与传动套筒6的内螺纹相配合，传动套筒6向注氮管的管路提供向采空区外轴向力，牵引注氮管路向采空区外位移。

[0044] 进一步地，所述牵引螺纹7的两端分别设置有限位传感器19，所述限位传感器19与所述控制器17连接。当传动套筒6位移至接近牵引螺纹两端端头时，所述限位传感器19发出位置信号，所述控制器17根据位置信号控制断开减速机电机12的电源开关，以防止传动套筒6转离牵引螺纹7或注氮管的管路位移超出设置长度。

[0045] 如图1所示，本发明注氮防灭火智能控制装置还包括固定导轨20和固定支座9，所述复位电机8固定在所述固定导轨20上，所述固定导轨20与所述固定支座9固定连接。

[0046] 具体地，在注氮管牵引过程中，当传动套筒6位移至牵引螺纹7的最末端时，在控制器17的控制下，减速机电机12的电源断开，拆下传动套筒6与固定套筒11的顶柱，使固定套筒11移动到初始位置，通过控制器17打开复位电机8，通过复位电机8的第一齿轮与传动套筒外的传动齿轮机构，使传动套筒反向旋转，牵引螺纹7对传动套筒6提供轴向牵引力，使其自动旋回初始位置，复位电机8沿固定导轨20与传动套筒6一同复位，恢复到初始化状态，重新设定牵引距离，重复下一次循环。

[0047] 减速机12配备防爆电机13，为减速机提供动力。所述固定导轨20的底部安装固定支座9，固定支座9的底部设置有滚轮，在工作时通过所述滚轮，使本发明注氮防灭火智能控制装置的其他部件与注氮管1保持同步向采空区外方向移动。

[0048] 进一步地，如图1所示，本发明注氮防灭火智能控制装置还包括流量传感器15，流量传感器15设置在所述氮气接口处，与所述控制器17连接，用于检测所述注氮流量，并发送至所述控制器。

[0049] 可选的，所述注氮防灭火智能控制装置还包括旋转接头14，所述旋转接头14设置在所述减速电机的输出口上，且所述减速电机通过所述旋转接头14与所述氮气接口连通。

[0050] 氮气接口18处设置流量传感器15，注氮管旁设置转速传感器10，传感器连接控制器17，可实现对注氮流量的实时监测，因注氮管路直径与传动螺纹步距固定，通过转速可转换得到注氮管路的牵引速度与牵引距离，可实现对注氮管路牵引速度与距离的实时监控。

[0051] 此外，本发明注氮防灭火智能控制装置还包括显示器，所述显示器与所述控制器17连接，用于显示氮气管路的流量大小、注氮管的转速与位移大小等。

[0052] 相对于现有技术，本发明注氮防灭火智能控制装置具有以下优点：

[0053] (1)能够实现注氮点在空间上的连续性，可有效提高注氮的惰化效果，节约氮气消耗与时间成本。

[0054] (2)注氮管路可多次利用，可避免在采空区内丢弃浪费注氮管材，降低工艺成本，更加经济。

[0055] (3)可实现注氮过程自动化，减少运输安装管路的环节，节约人力劳动资源，并提高作业机械化程度，提升系统的稳定性。

[0056] (4)能够实现注氮参数的可视化，便于对注氮作业实施监测监控，可提高系统的可靠性。

[0057] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

[0058] 本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。