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以压缩空气作为动力的井下装甲车

阅读：511发布：2021-02-22

IPRDB可以提供以压缩空气作为动力的井下装甲车专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型涉及煤矿井下车辆，旨在提供一种以压缩空气作为动力的井下装甲车。该装甲车除通常车辆主体结构外，还包括分别安装于前车桥和后车桥的两套转向系统和两台压缩空气动力发动机；储气罐通过管路依次连接开关阀组和减压阀组，然后通过动力输气管分别连接至前车桥压缩空气动力发动机、后车桥压缩空气动力发动机、气动控制器、气动辅助转向机构和气顶液制动机构；两个发动机排气口、进气口之间交叉相接。本实用新型利用了压缩空气的无污染性、空气介质易获取、易压缩储存和传输控制方便等特性，避免热辐射、电火花导致的瓦斯爆炸；可以实现双向行驶，发动机供气采用多种供气方式；整车承载力强，驱动性好，通过性强。，下面是以压缩空气作为动力的井下装甲车专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种以压缩空气作为动力的井下装甲车，包括底盘和车身，底盘由前车桥、后车桥、车架、悬架及车轮-轮胎总成组成；车身连接在车架上，车架通过悬架连接在前车桥和后车桥上；其特征在于，还包括：分别安装于前车桥和后车桥的两套转向系统；转向系统包括方向盘、转向管柱、十字轴、转向器、气动辅助转向机构及辅助转向组件；

分别安装于前车桥和后车桥的两台压缩空气动力发动机；

至少一个储气罐；储气罐通过管路依次连接开关阀组和减压阀组，然后通过动力输气管分别连接至前车桥压缩空气动力发动机、后车桥压缩空气动力发动机、气动控制器、气动辅助转向机构和气顶液制动机构；

前车桥压缩空气动力发动机排气口与后车桥压缩空气动力发动机进气口之间设带有控制阀的管路，前车桥压缩空气动力发动机进气口与后车桥压缩空气动力发动机排气口之间设带有控制阀的管路。

2.根据权利要求1所述的井下装甲车，其特征在于，所述压缩空气动力发动机是往复活塞式多缸发动机或旋转活塞式多缸发动机。

3.根据权利要求1所述的井下装甲车，其特征在于，所述压缩空气动力发动机通过动力传动装置连接至车轮-轮胎总成；动力传动装置包括离合器、变速器和减速器-差速器总成；所述变速器具有高速挡、低速挡、高速倒挡和低速倒挡。

4.根据权利要求1所述的井下装甲车，其特征在于，所述前车桥和后车桥均为整体桥式非独立悬架。

5.根据权利要求1所述的井下装甲车，其特征在于，所述车轮-轮胎总成中的轮胎是橡胶防爆胎。

6.根据权利要求1所述的井下装甲车，其特征在于，还包括通过管路与储气罐连接的车载高压压缩空气充气装置，具备与井下高压压缩空气补给站匹配的充气接口。

7.根据权利要求1所述的井下装甲车，其特征在于，所述储气罐是铝合金内胆碳纤维缠绕的高压储气罐。

说明书全文

以压缩空气作为动力的井下装甲车

技术领域

[0001] 本实用新型涉及一种以压缩空气作为动力的井下装甲车，属于煤矿安全领域。

背景技术

[0002] 煤炭是重要能源之一，也是炼焦工业和冶金工业的重要原料，煤炭工业保证了人类经济的高速发展。然而，在全球煤炭产量急剧增加的同时，不断发生的矿难也吞噬着煤矿工人的生命。为了解决煤炭工业安全问题，人们一方面加大对煤炭工业的安全监管力度，另一方面也一直在研究矿山救援技术。

[0003] 国内外研究机构研发了相应的井下侦测车、指挥车、救援车、清障车等井下作业车辆。煤矿发生灾害事故后，各种装甲车由救援人员驾驶能够深入事故矿井灾变现场，清除井下路障、实施救援、探测前方的环境条件(温度、一氧化碳、二氧化碳、氧气、瓦斯气体浓度、呼救声讯等信息)，并实时回传这些信息，为救灾指挥人员提供重要的现场灾害信息。现有井下装甲车大多采用传统内燃机或者电机作为动力装置，内燃机在运行过程中机体及排气温度高、热辐射大，而电机驱动极有可能出现电火花。然而，矿难发生后瓦斯出现扩散，现有传统装甲车可能引起瓦斯爆炸，再次危及井下幸存者的生命。实用新型内容

[0004] 本实用新型的目的是针对传统煤矿井下装甲车的缺陷，结合压缩空气动力汽车的特点，提供一种以压缩空气作为动力的井下装甲车。

[0005] 本实用新型采用的技术方案如下：

[0006] 提供一种以压缩空气作为动力的井下装甲车，包括底盘和车身，底盘由前车桥、后车桥、车架、悬架及车轮-轮胎总成组成；车身连接在车架上，车架通过悬架连接在前车桥和后车桥上；还包括：分别安装于前车桥和后车桥的两套转向系统；转向系统包括方向盘、转向管柱、十字轴、转向器、气动辅助转向机构及辅助转向组件；分别安装于前车桥和后车桥的两台压缩空气动力发动机；至少一个储气罐；储气罐通过管路依次连接开关阀组和减压阀组，然后通过动力输气管分别连接至前车桥压缩空气动力发动机、后车桥压缩空气动力发动机、气动控制器、气动辅助转向机构和气顶液制动机构；前车桥压缩空气动力发动机排气口与后车桥压缩空气动力发动机进气口之间设带有控制阀的管路，前车桥压缩空气动力发动机进气口与后车桥压缩空气动力发动机排气口之间设带有控制阀的管路。

[0007] 前车桥压缩空气动力发动机和后车桥压缩空气发动机的供气采用独立供气、串联供气和混合供气等多种方式。独立供气时，车载储气罐对前车桥压缩空气动力发动机和后车桥压缩空气动力发动机分别供气；串联供气时，车载储气罐中高压压缩空气流经压力调节装置后，先进入第一个发动机膨胀做功，其排气进入第二个发动机继续充分膨胀做功；混合供气时，车载储气罐中高压空气流经压力调节装置后，先进入第一个发动机膨胀做功，然后其排气与车载储气罐中高压空气均进入第二个发动机进行膨胀做功。

[0008] 装甲车具有双向行驶能力，前车桥和后车桥均装备转向系统，包括方向盘、转向管柱、十字轴、转向器、气动辅助转向机构及其它转向组件，保证装甲车在井下不用掉头转弯即可逆向行驶，具有充分机动性。整车配置有前车桥气动驱动转向机构、后车桥气动驱动转向机构。当转向阻力较小时，气动驱动转向机构关闭，只通过机械转向器、转向传动机构等机械机构实现人力转向，以节省气罐耗气。当路面转向阻力较大时，气动驱动转向机构开启，通过前车桥气动驱动转向机构或后车桥气动驱动转向机构，将辅助转向力叠加到驾驶员方向盘作用力上，克服路面转向阻力实现转向。

[0009] 作为改进，还可以省去装在后车桥上的转向机构，通过机械结构将后车桥方向盘和前车桥转向系统连接，当装甲车需要逆向行驶时，通过后车桥方向盘控制前车桥转向系统进行转向。变速器可以只设置高速挡和低速挡，取消变速器低速倒挡和高速倒挡，在减速器-差速器总成位置设置倒挡，实现正向或者逆向行驶。

[0010] 装甲车制动系统采用气顶液制动机构和人力辅助制动机构结合，保证装甲车制动系统可靠性。气顶液制动机构为装甲车行驶过程中提供足够制动力。行驶过程中，当驾驶员踩下制动踏板时，气顶液制动机构中流量阀调节制动活塞气缸的供气，实现制动。人力辅助制动机构采用机械脚刹制动机构，为装甲车驻车时提供制动力。装甲车前后驾驶室均可以控制气顶液制动机构和人力辅助制动机构。

[0011] 作为一种改进，所述压缩空气动力发动机是往复活塞式多缸发动机或旋转活塞式多缸发动机。

[0012] 作为一种改进，所述压缩空气动力发动机通过动力传动装置连接至车轮-轮胎总成；动力传动装置包括离合器、变速器和减速器-差速器总成；所述变速器具有高速挡、低速挡、高速倒挡和低速倒挡。低速挡用于控制装甲车正向慢速行驶，使前车桥和后车桥具有高扭矩、低转速特性，用于克服高阻力路面。高速挡用于控制装甲车快速行驶，使前车桥和后车桥具有低扭矩、高转速特性，用于克服低阻力路面。低速倒挡用于装甲车逆向行驶时，控制装甲车慢速行驶，使前车桥和后车桥具有高扭矩、低转速特性，用于克服高阻力路面。高速倒挡用于装甲车逆向行驶时，控制装甲车快速行驶，使前车桥和后车桥具有低扭矩、高转速特性，用于克服低阻力路面。

[0013] 作为一种改进，所述前车桥和后车桥均为整体桥式非独立悬架，承载力强驱动性好。

[0014] 作为一种改进，所述车轮-轮胎总成中的轮胎是橡胶防爆胎。为应对极恶劣工况，可以将装甲车一轴或多轴改为履带驱动，形成轮胎-履带混合驱动，或者全履带驱动，增强装甲车通过性。

[0015] 作为一种改进，还包括通过管路与储气罐连接的车载高压压缩空气充气装置，具备与井下高压压缩空气补给站匹配的充气接口。利用井下高压压缩空气补给站给车载储气罐充气，可增加装甲车续驶里程。

[0016] 作为一种改进，所述储气罐是铝合金内胆碳纤维缠绕的高压储气罐。

[0017] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

[0018] 本实用新型采用两台多缸压缩空气动力发动机作为装甲车的动力源，利用了压缩空气的无污染性、空气介质易获取、易压缩储存和传输控制方便等特性，又利用了空气动力发动机排气为低温纯净空气，不会对煤矿巷道造成空气污染；压缩空气动力发动机工作过程是一个吸热过程，避免了传统井下装甲车的热辐射导致的瓦斯爆炸；压缩空气动力发动机利用高压压缩空气实现自启动，避免传统井下装甲车需要电启动而产生的电火花；整车主要控制元件采用高压压缩空气作为动力源驱动，避免电力驱动可能产生的电火花现象；以压缩空气作为动力的井下装甲车，可以实现双向行驶，避免在井下掉头转弯需要过大的转弯半径；变速器设置高速挡和低速挡两类挡位，保证装甲车在高阻力路面行驶时有较大的输出扭矩，在低阻力路面行驶时有较大的车速；采用气顶液制动机构配合人力辅助制动机构，保证装甲车的制动安全性；前车桥压缩空气动力发动机和后车桥压缩空气动力发动机供气采用独立供气、串联供气和混合供气等多种方式，保证动力性的同时减少储气罐耗气；整车主要控制元件均采用压缩空气作为动力源，避免电力驱动可能产生的电火花现象；
前车桥和后车桥均采用整体桥式非独立悬架，承载力强，驱动性好；整车轮胎采用橡胶防爆胎，通过性强。可以按照特殊要求进行改造，如配备钻头改造为清障车，配备侦测装置改造为侦测车。

附图说明

[0019] 图1：井下装甲车的总体结构示意图；

[0020] 图2：井下装甲车的气动系统示意图；

[0021] 图3：大负荷工况时发动机工作气流方向示意图；

[0022] 图4：中负荷工况时发动机工作气流方向示意图；

[0023] 图5：低负荷工况时发动机工作气流方向示意图；

[0024] 图6：井下装甲车的气动驱动转向机构示意图。

具体实施方式

[0025] 图1给出了井下装甲车的总体结构示意图。它包括车身1、车轮-轮胎总成2、前车桥3、后车桥4、车架5，车身1固定在车架5上，车架5连接并固定在前车桥3和后车桥4上，车桥连接车轮-轮胎总成2构成车体。车体上安装有气动控制器12，气顶液制动机构11、人力辅助制动机构21、前车桥气动驱动转向机构23、后车桥气动驱动转向机构24；车体上安装有前车桥压缩空气动力发动机6、后车桥压缩空气动力发动机7，分别通过动力输气管22、减压阀组10、开关阀组9与车载储气罐8相连；前车桥压缩空气动力发动机6和后车桥压缩空气动力发动机7分别通过前车桥变速器13、前车桥减速器-差速器总成14和后车桥变速器20、后车桥减速器-差速器总成19将驱动力传递给前车桥3和后车桥4，并带动车轮-轮胎总成2转动。

[0026] 车载储气罐8中高压压缩空气经过减压阀组10调压控制后，通过动力输气管22供给前车桥压缩空气动力发动机6和后车桥压缩空气动力发动机7使用。装甲车的车载储气罐8由超轻耐高压材料制作。

[0027] 图2给出了井下装甲车的气动系统示意图。车载储气罐8中高压压缩空气通过开关阀组9，再经减压阀组10减压后，分成三路：一路通过动力输气管22进入前车桥压缩空气动力发动机6，驱动装甲车行驶；一路通过动力输气管22进入后车桥压缩空气动力发动机7，驱动装甲车行驶；一路通过管路传输到气动控制器12，控制前车桥气动驱动转向机构23、后车桥气动驱动转向机构24、气控车门装置(图中未示出)、气控车窗装置(图中未示出)等。

[0028] 装甲车行驶过程中，当驾驶员踩下制动踏板(图中未示出)时，气顶液制动机构11中的流量阀(图中未示出)调节制动活塞气缸(图中未示出)的供气，实现制动。当装甲车驻车时，人力辅助制动机构21采用机械脚刹制动机构为装甲车提供制动力。装甲车前后驾驶室均可以控制气顶液制动机构11和人力辅助制动机构21。

[0029] 图3-5给出了井下装甲车的发动机工作气流方向示意图。

[0030] 装甲车运行于大负荷工况时：车载储气罐8同时向前车桥压缩空气动力发动机6和后车桥压缩空气动力发动机7供给高压压缩空气，驱动装甲车行驶，具体气流方向如图3所示。

[0031] 装甲车运行于中负荷工况时：

[0032] 当装甲车正向行驶时，车载储气罐8向后车桥压缩空气动力发动机7供给高压压缩空气，驱动车轮-轮胎总成2；后车桥压缩空气动力发动机7排气通过动力输气管22进入前车桥压缩空气动力发动机6，作为其部分进气，同时车载储气罐8向前车桥压缩空气动力发动机6供给高压压缩空气，两股气体同时推动前车桥压缩空气动力发动机6，驱动车轮-轮胎总成2，最终废气从前车桥压缩空气动力发动机6排出，具体气流方向如图4中实线所示。

[0033] 当装甲车逆向行驶时，车载储气罐8向前车桥压缩空气动力发动机6供给高压压缩空气，驱动车轮-轮胎总成2；前车桥压缩空气动力发动机6排气通过动力输气管22进入后车桥压缩空气动力发动机7，作为其部分进气，同时车载储气罐8向后车桥压缩空气动力发动机7供给高压压缩空气，两股气体同时推动后车桥压缩空气动力发动机7，驱动车轮-轮胎总成2，最终废气从后车桥压缩空气动力发动机7排出，具体气体流动线路如图4中虚线所示。

[0034] 装甲车运行于低负荷工况时：

[0035] 当装甲车正向行驶时，车载储气罐8向后车桥压缩空气动力发动机7供给高压压缩空气，驱动车轮-轮胎总成2；同时后车桥压缩空气动力发动机7排气通过动力输气管22进入前车桥压缩空气动力发动机6，驱动车轮-轮胎总成2，具体气流方向如图5中实线所示。当装甲车逆向行驶时，车载储气罐8向前车桥压缩空气动力发动机6供给高压压缩空气，驱动车轮-轮胎总成2；同时前车桥压缩空气动力发动机6排气通过动力输气管22进入后车桥压缩空气动力发动机7，驱动车轮-轮胎总成2，具体气流方向如图5中虚线所示。

[0036] 图6给出了井下装甲车的气动驱动转向机构示意图。气动驱动转向机构的主要部件为机械转向器与转向动力缸总成27，它包括气动助力活塞缸(包括助力活塞缸右腔26、助力活塞缸左腔28)、转向控制阀29和相关气压管路。转向器采用循环球式整体转向器31，其结构类似于常规采用液压助力的循环球式动力转向器。助力活塞缸驱动力作用在循环球螺母上。当采用气动驱动转向时，来自车载储气罐8的高压压缩空气进入助力活塞缸一侧，推动活塞运动，将辅助转向力传递到转向螺母32，叠加到驾驶员方向盘作用力上。当转向阻力较小时，气动驱动转向机构关闭，只通过机械转向器27、转向传动机构30等机械机构实现人力转向，以节省气罐耗气。当路面转向阻力较大时，气动驱动转向机构开启，通过前车桥气动驱动转向机构23或后车桥气动驱动转向机构24，并结合人力转向结合，使装甲车克服路面转向阻力实现转向。

[0037] 整车前车桥3和后车桥4均采用整体桥式非独立悬架，承载力强，驱动性好；整车车轮-轮胎总成2采用橡胶防爆轮胎。

[0038] 驾驶员根据井下路况选择合适的变速器挡位。当路面为高阻力路面时，选择变速器低速挡，用于控制装甲车慢速运行，使前车桥3和后车桥4具有高扭矩、低转速特性。当路面为低阻力路面时，选择变速器为高速挡，用于控制装甲车快速行驶，前车桥3和后车桥4具有低扭矩、高转速特性。

[0039] 车载储气罐8向前车桥压缩空气动力发动机6和后车桥压缩空气动力发动机7供气量由车载控制单元(图中未示出)控制。车载控制单元根据装甲车车速、加速度、前车桥压缩空气动力发动机输出扭矩及功率、后车桥压缩空气动力发动机输出扭矩及功率、车载储气罐压力及温度等参数确定车载储气罐向前车桥压缩空气动力发动机6和后车桥压缩空气动力发动机7供气量。

[0040] 车载控制单元通过控制车载储气罐向前车桥压缩空气动力发动机6和后车桥压缩空气动力发动机7供气量，保证前车桥压缩空气动力发动机6和后车桥压缩空气动力发动机7转速相同，使前车桥3和后车桥4通过路面进行动力耦合。

[0041] 初步计算表明，当车载气罐压力为30MPa，体积为600升，装甲车总重2吨，考虑一定的路面阻力和空气阻力，压缩空气动力发动机可以使装甲车以时速15km/h续驶40km。同时也可以保证装甲车在20°的坡度上，以时速10km/h续驶2km，足以满足以压缩空气作为动力的井下装甲车的需要。

标题	发布/更新时间	阅读量
装甲车辆用电源管理器-专利编号CN102255342B	2020-05-12	325
用于车辆的装甲驾驶室-专利编号CN101031772A	2020-05-13	1039
一种用于重型装甲车辆的反应装甲-专利编号CN1755317A	2020-05-11	339
一种装甲车辆供电系统-专利编号CN104608717A	2020-05-12	480
一种装甲车辆供电系统-专利编号CN104608717B	2020-05-12	401
装甲车辆用电源管理器-专利编号CN102255342A	2020-05-13	215
防地雷装甲车辆-专利编号CN102460061A	2020-05-11	992
抗地雷装甲车辆-专利编号CN101466995A	2020-05-11	195
轻型车辆用防爆装甲-专利编号CN107664464A	2020-05-12	1105
车辆装甲-专利编号CN202133335U	2020-05-11	945

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