[發(fā)明專利]一種煤礦井下無源氣動增壓裝置

在審

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• 申請日: 2014-08-12
• 公開（公告）號: CN104179657A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發(fā)明（設計）人: 許勤;黃園月
• 申請（專利權(quán)）人: 南京師范大學
• 主分類號: F04B35/02
• 分類號: F04B35/02;E21F17/10
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 李媛媛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種煤礦井下無源氣動增壓裝置，屬于氣動增壓技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著煤礦井下巷道不斷延伸，壓風管路的壓力也逐漸降低，氣壓不足造成井下氣動設備工作效率大大降低，而壓風管路改造又需投入數(shù)百萬甚至上千萬資金，采用電動增壓設備又會造成井下安全隱患，根據(jù)《煤礦用空氣壓縮機安全管理的通知》（安監(jiān)總煤裝【2011】195號）文件規(guī)定要求，移動式空壓機不能安放在采掘工作面及同一采掘面的巷道內(nèi)，采用管路連接勢必導致管路過長，壓力損失過大。

目前，在國內(nèi)外用于井下氣體增壓裝置這一領(lǐng)域，基本上都是采用有源增壓裝置，且都是小流量（＜1.0m3/min），不能滿足目前增壓需要；而無源氣動增壓裝置目前在國內(nèi)外還一直處于空白，有待發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種新的可提高礦井氣動設備工作效率、擴大氣動設備在煤礦井下應用范圍的無源氣動增壓裝置，可替代傳統(tǒng)的井下有源增壓裝置。

本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案：?

一種煤礦井下無源氣動增壓裝置，包括氣動馬達、壓縮機、儲氣罐和氣動控制閥組，其中，氣動馬達和壓縮機分別通過壓風管路與井下壓風系統(tǒng)連接，井下壓風系統(tǒng)的氣體進入氣動馬達和壓縮機之前必須先進行過濾；所述氣動馬達與壓縮機、儲氣罐和井下氣動設備依次連接，所述壓縮機將壓風管路中的低壓大流量氣體轉(zhuǎn)換成中壓中流量氣體或者高壓小流量氣體，以滿足井下氣動設備用氣要求；所述氣動控制閥組設置于氣動馬達和壓縮機的排氣管之間；所述儲氣罐用來儲存高壓氣體，保持井下氣動設備用氣量穩(wěn)定。

所述氣動馬達用來驅(qū)動壓縮機運轉(zhuǎn)，其工作壓力范圍為0.3-0.6MPa，耗氣量為4.0-5.0m³/min；所述壓縮機將壓力為0.3-0.4MPa、流量≥5.0m³/min的氣體轉(zhuǎn)換成壓力≥0.5MPa、流量≥1.5m³/min的氣體。

所述壓縮機的結(jié)構(gòu)采用活塞式或螺桿式，其增壓比為1-2倍。

進一步地，所述儲氣罐上還設有安全閥。

本發(fā)明的煤礦井下無源氣動增壓裝置利用井下壓風系統(tǒng)，采用無源驅(qū)動，將管路中低壓、大流量氣體轉(zhuǎn)換成井下氣動設備需要的壓力，完全可以取代井下電動設備，消除了安全隱患，提高煤礦氣動設備的工作效率，擴大氣動設備在煤礦井下應用范圍，降低了生產(chǎn)成本，保證煤礦安全生產(chǎn)，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

附圖說明

圖1是本發(fā)明煤礦井下無源氣動增壓裝置的示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明進行具體說明。

如圖1所示，煤礦井下無源氣動增壓裝置主要由氣動馬達、壓縮機、氣動控制閥組、儲氣罐及管路附件組成，氣動馬達和壓縮機分別通過壓風管路與井下壓風系統(tǒng)連接，氣動馬達、壓縮機、儲氣罐和井下氣動設備依次連接，氣動馬達是用來驅(qū)動壓縮機運轉(zhuǎn)的設備，其工作壓力為0.3-0.6?MPa，耗氣量為4.0-5.0?m³/min，能夠在0.3?MPa壓力下正常工作，其輸出功率：≥7.0?kW。進入氣動馬達、壓縮機的氣體必須進行過濾，保持清潔、干凈。

壓縮機是氣動增壓裝置的核心部分，它是將低壓大流量的氣體轉(zhuǎn)換成符合井下氣動設備所需的壓力要求的關(guān)鍵設備，該壓縮機的結(jié)構(gòu)可采用活塞式或螺桿式等，進氣口能承受0.3-0.5Mpa、不小于5.0?m³/min流量壓力的氣體，軸功率≥5?kW，排氣溫度≤120℃；排氣量≥2.2?m3/min；增壓比為1-2倍。

氣動控制閥組設置于氣動馬達和壓縮機之間，氣動控制閥組一方面用來控制氣動馬達壓力和轉(zhuǎn)速，另一方面用來控制壓縮機排氣管口的壓力，確保壓縮機處在最佳工作狀態(tài)，同時具有超溫和超壓保護等功能。

儲氣罐是用來儲存一定高壓氣體，其裝有壓力釋放裝置，保持氣動設備用氣量穩(wěn)定，保證氣動設備工作平穩(wěn)可靠，且儲氣罐上設置有安全閥。

本發(fā)明可利用井下壓風系統(tǒng)的能量通過氣動增壓裝置驅(qū)動井下的氣動設備進行工作，本發(fā)明煤礦井下無源氣動增壓裝置的原理：利用壓風管路本身的壓力能量將原管路中低壓、大流量氣體轉(zhuǎn)換成中壓中流量或高壓小流量氣體，滿足井下采掘工作面氣動設備工作要求，無需外接動力。系統(tǒng)能量根據(jù)能量守恒定律，如下式所示：E₀=E₁+E₂，式中：E₀=P₀V₀，管路增壓前的壓力能量；E₁=P₁V₁，氣動增壓裝置消耗壓力能量；E₂=P₂V₂，管路增壓后的壓力能量。