气动排水泵控制系统及方法

摘要

本发明实施例公开了一种气动排水泵控制系统及方法，包括浮筒传动装置和气动控制装置，浮筒传动装置包括保护罩、以及位于保护罩内的浮筒和传动杆，保护罩上设置有通孔，浮筒带动传动杆升降；气动控制装置包括三通接头、气动角座阀和手扳阀，三通接头分别与供气管路连接、气动角座阀的第一端、手扳阀的进气端连接，手扳阀的出气端与气动角座阀气控头的进气端连接，手扳阀安装在保护罩上，传动杆的第一端从保护罩穿出与手扳阀的阀芯连接，传动杆带动手扳阀的阀芯升降，气动角座阀的第二端用于与气动排水泵连接。利用本发明实施例可采用气动排水泵的供气源作为动力来控制气动排水泵抽排巷道积水，不需要额外供电，达到了本质安全。

权利要求

1.一种气动排水泵控制系统，其特征在于，包括浮筒传动装置和气动控制装置，其中，浮筒传动装置包括保护罩、以及位于保护罩内部的浮筒和传动杆，保护罩上设置有用于与外界连通的通孔，浮筒带动传动杆升降；

气动控制装置包括三通接头、气动角座阀和手扳阀，三通接头的第一端用于与供气管路连接，三通接头的第二端与气动角座阀的第一端连接，三通接头的第三端与手扳阀的进气端连接，手扳阀的出气端与气动角座阀气控头的进气端连接，手扳阀安装在保护罩上，传动杆的第一端从保护罩穿出与手扳阀的阀芯连接，传动杆带动手扳阀的阀芯升降，气动角座阀的第二端用于与气动排水泵连接；

还包括位于保护罩内部的上挡片，上挡片固定在传动杆上，浮筒通过上挡片带动传动杆上升；

还包括位于保护罩内部的下挡片，下挡片固定在传动杆上，浮筒通过下档片带动传动杆下降；

还包括第一磁铁和第二磁铁，第一磁铁的第一极和第二磁铁的第二极相对设置，并且磁性相反，第一磁铁固定在上挡片上，第二磁铁固定在保护罩上；

还包括导向杆，导向杆的第一端固定在上挡片上，导向杆的第二端穿过第一磁铁、第二磁铁从保护罩穿出，导向杆跟随第一磁铁升降；

其中，手扳阀的阀芯与传动杆铰接；

气动控制装置还包括过滤减压阀，过滤减压阀的两端分别与三通接头的第三端和手扳阀的进气端连接。

2.如权利要求1所述的气动排水泵控制系统，其特征在于，保护罩的底部上设置有导向座，导向座上具有插孔，传动杆的第二端插在导向座的插孔内。

3.如权利要求1所述的气动排水泵控制系统，其特征在于，第一磁铁、第二磁铁和导向杆的数量均至少为两个，两个第一磁铁、两个第二磁铁和两个导向杆分别位于传动杆的两侧。

4.一种基于权利要求1-3任一所述的气动排水泵控制系统的气动排水泵控制方法，其特征在于，包括：浮筒带动传动杆上升，传动杆带动手扳阀的阀芯上移，供气管路的气体经手扳阀进入气动角座阀，开启气动角座阀，供气管路的气体经气动角座阀进入气动排水泵，驱动气动排水泵工作；

浮筒带动传动杆下降，传动杆带动手扳阀的阀芯下移，供气管路的气体经手扳阀进入气动角座阀，关闭气动角座阀，以控制气动排水泵停机。

说明书

气动排水泵控制系统及方法

技术领域

[0001] 本发明实施例涉及气动排水泵的控制技术，具体涉及一种气动排水泵控制系统及方法。

背景技术

[0002] 为了保证煤矿安全生产，减少电器事故的发生，本质安全型设备越来越多地投入到煤炭生产中，气动排水泵已经在很多矿井成为主要的排水设备。

[0003] 目前，气动排水泵的控制主要是通过自动控制和手动控制两种方式实现。传统气动排水泵的自动控制器均为电器设备，为非本质安全设备，存在安全隐患，而且在矿井回风巷道中也严禁使用电器设备。通过手动控制气动排水泵，不仅增加了人力成本，还不能及时抽排巷道积水，容易存在安全隐患；如果气动排水泵常开不关，虽然能够及时抽排巷道积水，但是又给矿井的压风资源造成了极大的浪费，成本较高。

发明内容

[0004] 有鉴于此，本发明实施例提出一种气动排水泵控制系统及方法，以解决上述技术问题。

[0005] 本发明实施例提出一种气动排水泵控制系统，其包括浮筒传动装置和气动控制装置，其中，浮筒传动装置包括保护罩、以及位于保护罩内部的浮筒和传动杆，保护罩上设置有用于与外界连通的通孔，浮筒带动传动杆升降；气动控制装置包括三通接头、气动角座阀和手扳阀，三通接头的第一端用于与供气管路连接，三通接头的第二端与气动角座阀的第一端连接，三通接头的第三端与手扳阀的进气端连接，手扳阀的出气端与气动角座阀气控头的进气端连接，手扳阀安装在保护罩上，传动杆的第一端从保护罩穿出与手扳阀的阀芯连接，传动杆带动手扳阀的阀芯升降，气动角座阀的第二端用于与气动排水泵连接。

[0006] 可选地，保护罩的底部上设置有导向座，导向座上具有插孔，传动杆的第二端插在导向座的插孔内。

[0007] 可选地，还包括位于保护罩内部的上挡片，上挡片固定在传动杆上，浮筒通过上挡片带动传动杆上升。

[0008] 可选地，还包括位于保护罩内部的下挡片，下挡片固定在传动杆上，浮筒通过下档片带动传动杆下降。

[0009] 可选地，还包括第一磁铁和第二磁铁，第一磁铁的第一极和第二磁铁的第二极相对设置，并且磁性相反，第一磁铁固定在上挡片上，第二磁铁固定在保护罩上。

[0010] 可选地，还包括导向杆，导向杆的第一端固定在上挡片上，导向杆的第二端穿过第一磁铁、第二磁铁从保护罩穿出，导向杆跟随第一磁铁升降。

[0011] 可选地，第一磁铁、第二磁铁和导向杆的数量均至少为两个，两个第一磁铁、两个第二磁铁和两个导向杆分别位于传动杆的两侧。

[0012] 可选地，其中，手扳阀的阀芯与传动杆铰接。

[0013] 可选地，其中，气动控制装置还包括过滤减压阀，过滤减压阀的两端分别与三通接头的第三端和手扳阀的进气端连接。

[0014] 本发明实施例还提供一种基于上所述气动排水泵控制系统的气动排水泵控制方法，其包括：浮筒带动传动杆上升，传动杆带动手扳阀的阀芯上移，供气管路的气体经手扳阀进入气动角座阀，开启气动角座阀，供气管路的气体经气动角座阀进入气动排水泵，驱动气动排水泵工作；浮筒带动传动杆下降，传动杆带动手扳阀的阀芯下移，供气管路的气体经手扳阀进入气动角座阀，关闭气动角座阀，以控制气动排水泵停机。

[0015] 本发明实施例的气动排水泵控制系统及方法通过设置浮筒传动装置和气动控制装置，浮筒通过积水水位涨跌带动传动杆升降来控制手扳阀阀芯的移动，进而控制气动角座阀的开闭来自动启停气动排水泵，可采用气动排水泵的供气源作为动力来控制气动排水泵的启停，不需要额外供电，达到了本质安全，可在回风巷道内使用。而且，与传统人为控制气动排水泵启停相比，一次性投入，结构简单，维护量小，生产成本低，并且能够根据积水水位自动启停气动排水泵，及时排除积水，保证矿井回风巷道正常通风，还可避免气动排水泵常开不关造成的压风资源浪费问题。

附图说明

[0016] 图1是本发明实施例的气动排水泵控制系统的结构示意图。

[0017] 图2是本发明实施例的气动排水泵控制系统的浮筒传动装置的结构示意图。

具体实施方式

[0018] 以下结合附图以及具体实施例，对本发明的技术方案进行详细描述。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

[0019] 实施例一

[0020] 本发明实施例提供的气动排水泵控制系统包括浮筒传动装置和气动控制装置。浮筒传动装置主要依靠水位的变化进行传动。气动控制装置采用气动排水泵的供气源作为动力，控制气动排水泵的启停。

[0021] 如图1所示，气动控制装置包括三通接头9、气动角座阀10和手扳阀11。三通接头9的第一端用于与高压供气管路连接，三通接头9的第二端与气动角座阀10的第一端连接，三通接头9的第三端与手扳阀11的进气端连接，手扳阀11的出气端与气动角座阀10气控头的进气端连接。

[0022] 手扳阀11固定在保护罩1上，气动角座阀10的第二端用于与气动排水泵PUMP连接。

[0023] 其中，气动角座阀10的气控头用于控制气动角座阀10的打开和关闭，通过手扳阀11控制启动角座阀10打开和关闭。

[0024] 如图2所示，浮筒传动装置包括浮筒2、传动杆6和保护罩1。浮筒2、传动杆6均位于保护罩1内部。

[0025] 保护罩1侧壁的下部设置有用于与外界连通的通孔，以方便水进入保护罩1内。传动杆6的第一端从保护罩1顶端穿出与手扳阀11的阀芯连接，浮筒2带动传动杆6升降，传动杆6带动手扳阀11的阀芯升降。

[0026] 在实际作业中，外界水经过通孔进入保护罩1内，当积水水量增加，水位上升时，浮筒2带动传动杆6随着水位上升而上升，传动杆6带动手扳阀11的阀芯上移。

[0027] 随着水位继续上升，浮筒2带动传动杆6上升到达上限位。同时，传动杆6带动手扳阀11的阀芯一起到达上限位。

[0028] 此时，高压气体通过手扳阀11的出气端给气动角座阀10气控头的进气端供气，在高压气体驱动下气动角座阀10开启，高压供气管路中的高压气体经气动角座阀10进入气动排水泵，驱动气动排水泵开始排水。

[0029] 气动排水泵工作时，保护罩1内的水位持续下降。当水位下降时，浮筒2和传动杆6随水位下降而下降，传动杆6带动手扳阀11的阀芯下移。随着水位继续下降，浮筒2所受浮力逐渐减小，浮筒2与传动杆6在自身重力的作用下向下运动至下限位。

[0030] 同时，传动杆6带动手扳阀11一起到达下限位。此时，高压气体通过手扳阀11的出气端给气动角座阀10气控头的进气端供气，在高压气体驱动下气动角座阀10关闭，气动排水泵停止排水。

[0031] 本发明实施例的气动排水泵控制系统通过设置浮筒传动装置和气动控制装置，浮筒通过积水水位涨跌带动传动杆升降来控制手扳阀阀芯的移动，进而控制气动角座阀的开闭来自动启停气动排水泵，可采用气动排水泵的供气源作为动力来控制气动排水泵的启停，不需要额外供电，达到了本质安全，可在回风巷道内使用。而且，与传统人为控制气动排水泵启停相比，一次性投入，结构简单，维护量小，生产成本低，并且能够根据积水水位自动启停气动排水泵，及时排除积水，保证矿井回风巷道正常通风，还可避免气动排水泵常开不关造成的压风资源浪费问题。

[0032] 实施例二

[0033] 在实施例一的基础上，可选地，保护罩1底部上设置有导向座3，导向座3中部具有插孔，传动杆6的第二端插在导向座3的插孔内，保证传动杆6沿其长度方向升降，防止传动杆6发生偏移。

[0034] 进一步地，插孔的深度与传动杆6上移量相等，以保证传动杆6在上移过程中，传动杆6的第二端始终位于插孔内。在本实施例中，导向座3位于保护罩1底部的中间位置。

[0035] 较佳地，如图2所示，气动排水泵控制系统还包括位于保护罩1内部的上挡片7，上挡片7固定在传动杆6上，浮筒2通过上挡片7带动传动杆6上移。通过设置上挡片7，可将浮筒2与传动杆6分离，避免频繁开启气动角座阀10，提高气动角座阀10的使用寿命。

[0036] 进一步地，气动排水泵控制系统还包括位于保护罩1内部的下挡片8，下挡片8固定在传动杆6上，浮筒2位于在上挡片7和下挡片8之间，浮筒2通过下档片8带动传动杆6下降。通过设置下档片8，将浮筒2与传动杆6分离，避免频繁关闭气动角座阀10，提高气动角座阀
10的使用寿命。

[0037] 如图2所示，传动杆6的第一端依次穿过下挡片8、浮筒2和上挡片7，浮筒2的长度小于上挡片7与下挡片8之间的间距。浮筒2在浮力的作用下，可沿传动杆6在上挡片7和下挡片8之间上下移动。

[0038] 当保护罩1内积水量增加，水位上升时，浮筒2随着水位上升而上升，上升至一定高度后，浮筒2顶在上挡片7下部。随着水位继续上升，浮筒2带动上挡片7上移，传动杆6在浮筒2支撑力的作用下上升到达上限位。

[0039] 当保护罩1内水位下降时，浮筒2随水位下降而下降，浮筒2下降至下挡片8的位置，压覆在下挡片8上。随着水位继续下降，浮筒2所受浮力逐渐减至零，浮筒2在重力的作用下通过下挡片8带动传动杆6向下运动至下限位。

[0040] 在本发明的一个优选实施例中，浮筒2为圆柱体，圆柱体的壁身中空，以减小浮筒2自重。圆柱体的中部具有安装孔，传动杆6由安装孔穿出。浮筒2上安装孔的内径大于传动杆6的外径，并小于上挡片7和下挡片8的外径，以保证浮筒2与上挡片7、下挡片8有效接触，更好地带动传动杆6运动。

[0041] 较佳地，气动排水泵控制系统还包括第一磁铁5和第二磁铁14，第一磁铁5的第一极和第二磁铁14的第二极相对设置，并且磁性相反，第一磁铁5固定在上挡片7上，第二磁铁14固定在保护罩1顶部内壁上。通过设置第一磁铁5和第二磁铁14，可增大传动杆6的上移力，加快控制传动杆6向上运动，尽早控制气动抽水泵工作。而且，在水位下降时，由于磁铁之间的吸力，还可延长传动杆下移时间，使得气动抽水泵工作时间更长，更好地进行排水，排水效果好。

[0042] 进一步地，气动排水泵控制系统还包括导向杆4，导向杆4的第一端固定在上挡片7上，导向杆4的第二端穿过第一磁铁5和第二磁铁14从保护罩1顶部穿出，导向杆4跟随第一磁铁5升降，以保证第一磁铁5和第二磁铁14位置的相对固定。

[0043] 在图2的实施例中，第一磁铁5和第二磁铁14均为圆环形，第一磁铁5和第二磁铁14的内径均大于导向杆4的外径，以使导向杆4能自由穿出保护罩1的顶部。

[0044] 进一步地，如图1所示，为了保证上挡片7两侧受力平稳，第一磁铁5、第二磁铁14和导向杆4的数量均至少为两个，两个第一磁铁5、两个第二磁铁14和两个导向杆4分别位于传动杆6的两侧。

[0045] 两个第一磁铁5和两个第二磁铁14之间的吸力应小于浮筒2、两个第一磁铁5、上挡片7和传动杆6的自身重量之和，以使传动杆6能够带动手扳阀11双向运动，从而控制气动角座阀10的开启和关闭。

[0046] 当保护罩1或者上挡片7为磁性金属时，如铁、钴、镍等，可以将两个磁铁设置为单个磁铁，依靠磁铁与磁性金属的吸力实现上挡片7的移动。

[0047] 在本发明的一个优选实施例中，保护罩1为中空的圆柱体，主要用于保护内部设备免受外力损坏。

[0048] 在图1的实施例中，手扳阀11可采用二位五通手扳阀气动角座阀10采用双动气动角座阀，手扳阀11的上出气端与气动角座阀10的下进气端连接，手扳阀11的下出气端与气动角座阀10的上进气端连接。其中，“上”、“下”均是指附图1中的方向。

[0049] 在本发明的其他实施例中，手扳阀11也可采用二位三通手扳阀，气动角座阀10也可采用单动气动角座阀。

[0050] 进一步地，手扳阀11的阀芯与传动杆6铰接，以方便力矩传递，更好地控制手扳阀11的阀芯移动。在本实施例中，阀芯与传动杆6通过铰链铰接，以方便浮筒传动装置和气动控制装置安装位置的选择。

[0051] 在图2的实施例中，上挡片7和下挡片8均为圆环形，其中上挡片7的面积远大于下挡片8的面积，可减小水位上升时下挡片8对传动杆6的抬升力，提高气动排水泵控制系统控制的精确度。

[0052] 在本发明的一个优选实施例中，导向座3为圆柱体，插孔的内径大于传动杆6的外径，以使传动杆6可在插孔内上下移动。导向座3也可为其他形状，如长方体。

[0053] 进一步地，气动控制装置还包括过滤减压阀13，过滤减压阀13的两端分别与三通接头9的第三端和手扳阀11的进气端连接，以过滤和限制进入手扳阀11的气体的压力。

[0054] 在本发明的一个优选实施例中，过滤减压阀13的两端分别通过连接管12与三通接头9的第三端和手扳阀11的进气端连接。连接管12的直径为8-12mm。优选地，采用直径约为8mm的工业胶气管。

[0055] 实施例三

[0056] 基于上述实施例一或者实施例二的气动排水泵控制系统，本发明实施例还提供一种气动排水泵控制方法，其包括：

[0057] 浮筒带动传动杆上升，传动杆带动手扳阀的阀芯上移，供气管路的气体经手扳阀进入气动角座阀，开启气动角座阀，供气管路的气体经气动角座阀进入气动排水泵，驱动气动排水泵工作；

[0058] 浮筒带动传动杆下降，传动杆带动手扳阀的阀芯下移，供气管路的气体经手扳阀进入气动角座阀，关闭气动角座阀，以控制气动排水泵停机。

[0059] 本发明实施例的气动排水泵控制方法通过设置浮筒传动装置和气动控制装置，浮筒通过积水水位涨跌带动传动杆升降来控制手扳阀阀芯的移动，进而控制气动角座阀的开闭来自动启停气动排水泵，可采用气动排水泵的供气源作为动力来控制气动排水泵的启停，不需要额外供电，达到了本质安全，可在回风巷道内使用。而且，与传统人为控制气动排水泵启停相比，一次性投入，结构简单，维护量小，生产成本低，并且能够根据积水水位自动启停气动排水泵，及时排除积水，保证矿井回风巷道正常通风，还可避免气动排水泵常开不关造成的压风资源浪费问题。

[0060] 以上，结合具体实施例对本发明实施例的技术方案进行了详细介绍，所描述的具体实施例用于帮助理解本发明实施例的思想。本领域技术人员在本发明实施例具体实施例的基础上做出的推导和变型也属于本发明实施例保护范围之内。