一种煤矿运输带保护装置及其工作方法与流程

本发明涉及一种煤矿运输带保护装置，属于煤矿带式运输机技术领路的运输带保护装置。

背景技术：

由于带式输送机运输能力强、运输距离长、耗能少，现已成为井下主要运输设备，随着用量增加，倾角交大的大运输量带式运送机断带事故对矿井生产安全的影响越来越突出，运输机一旦发生断带，造成的经济损失和社会影响是巨大的。断带后的运输带和物料，在重力的作用下加速下滑，沿途破坏托辊、机架和巷道内的电缆及电设备，甚至砸伤井下的工人。运输带和物料大量堆积并且淤塞在运输巷道中间或者底部，抢修时需要投入大量的人力、物力，至少造成矿井停产数日。《煤炭安全规程》和《煤矿安全质量标准化标准及评级方法》机电安全中规定：钢丝绳芯带式运送机应设置运输带保护装置。

目前的运输带保护装置制动机构需要始终维持液压系统中蓄能器内的工作液压油油压在正常范围内，当油压低于13MPa时，油泵电机会自动启动，直到系统压力达到18MPa时油泵停止工作。但目前使用的运输带保护装置没有防抱死装置；在大坡度的工况下，断带瞬间抓捕装置迅速动作，导致运输带瞬间抱死，使运输带内产生巨大的张力，容易造成运输带的二次损伤；运输带上的物料可能会因惯性的原因下滑堵住巷道；运输带保护装置的液压系统多用电磁换向阀和电液换向阀等泄流量较大的滑阀机构，而且系统回路较为复杂，导致液压泵频繁起停、设备使用寿命较短、占用空间大；长时间处于待机状态的运输带保护装置抓捕装置的抓手会因重力和液压缸存在泄漏的原因缓慢下滑影响运输带的正常工作；由于不同的运输带保护装置距离断带点不同，导致制动的时间不同，影响制动效果。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种煤矿运输带保护装置，用于解决现有运输带保护装置制动瞬间造成运输带的二次损伤；在大坡度工况下制动瞬间运输带上的物料因惯性原因下滑堵住巷道；液压系统占用空间过大、油路回路复杂、液压油泄漏量较大、液压泵频繁起停导致设备的使用寿命较短、增加了因液压泵组频繁起停引起火灾的可能性；和多个运输带保护装置制动时间不统一的技术问题。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种煤矿运输带保护装置，包括抓捕装置、液压系统、电气控制设备、编码器、堵 煤检测装置和行程开关，所述编码器或堵煤检测装置将运输带的运输状况实时发送至电气控制设备，所述电气控制设备控制液压系统，通过液压系统连接抓捕装置，实现抓捕装置的制动和复位。

进一步的，所述电气控制设备包括防抱死系统，所述防抱死系统的信号输入端与编码器的信号输出端连接。根据运输带上物料的质量、运输带的运输速度和工作坡度等参数可以设置防抱死系统启动所需的运输带的最小速度和防抱死信号的频率。当运输带发生异常或断带时，如果编码器检测到异常后运输带的滑落速度大于防抱死系统设置的最小速度时，防抱死系统启动，防止运输带瞬间抱死引起的一系列问题。

进一步的，所述防抱死系统启动后，当抓捕装置的抓手接触到行程开关即抓手刚接触到运输带后，电气控制设备给两四通防爆电磁球阀发送的阶跃信号变为已设定好的脉冲信号，使两位四通防爆电磁球阀来回动作，实现抓捕装置的制动和复位往复运动，从而防止运输带的抱死。当运输带速度小于防抱死系统启动的最小速度时，防抱死系统停止运行，抓捕装置的抓手抓住运输带，使运输带停止下滑。

进一步的，所述电气控制设备还包括无线通讯系统，所述无线通讯系统把整个运输带的运输带保护装置连到一起。当某一运输带保护装置检测到运输带断带或异常时，多个运输带保护装置同步制动，提高制动效果，减小了制动瞬间对运输带的损伤。

进一步的，所述液压系统包括油箱、吸油粗滤油器、液压泵组、高压精滤油器、带弹簧的单向阀、单向阀、两位四通防爆电磁球阀、一号插装阀、二号插装阀、三号插装阀、四号插装阀、蓄能器、防爆压力表、防爆压力变送器和液压缸，所述吸油粗过滤器与油箱连通，液压泵组吸油口和出油口分别与吸油粗滤油器和高压精滤油器连通，经过单向阀分为三两路，分别为一路和二路，所述二路对蓄能器供油，一路与两位四通防爆电磁球阀的供油口连接；所述两位四通防爆电磁球阀的两油路的右端油路分别与一号插装阀、二号插装阀的控油口连接，左端油路分别与三号插装阀、四号插装阀的控油口连接；所述一号插装阀和三号插装阀、二号插装阀和四号插装阀的主油口依次相互串接，所述蓄能器分别与三号插装阀的一主油口和二号插装阀的一主油口连通，所述一号插装阀的一主油口和四号插装阀的一主油口分别与液压缸的有杆腔和无杆腔连通，且一号插装阀和四号插装阀的另一主油口分别通过带弹簧的单向阀与油箱回路连通；所述防爆压力变送器和防爆压力表与蓄能器串接在同一油路上，检测和显示蓄能器所在油路的压力。所述带弹簧的单向阀的功能是给该油路提供一个最低开启压力，防止油路在长时间 处于低压状态时，油路内液压油流失，从而导致空气进入该油路，影响液压系统稳定快速相应。所述两位四通防爆电磁球阀和插装阀是零泄漏的液压原件，大大减小了液压系统的泄漏问题。

进一步的，还包括液位计、温度计和空气滤清器，所述液位计、温度计和空气滤清器分别设置在油箱内。

进一步的，还包括卸荷阀，所述卸荷阀的一端设置在单向阀和液压泵组之间，另一端与油箱连通。

进一步的，所述蓄能器通过截止阀与油箱连通。

基于一种煤矿运输带保护装置的工作方法，具体步骤如下：

启用装置，两位四通防爆电磁球阀处于初始位置：

i:若防爆压力变送器检测蓄能器所在油路的压力小于设定的启动压力时，液压泵组启动；液压泵组启动后，大部分液压油流经单向阀给蓄能器蓄能，小部分液压油做控制油液通过两位四通防爆电磁球阀的右端流入一号插装阀、二号插装阀的控油口，使一号插装阀、二号插装阀的主油口均不导通；当蓄能器所在油路的压力大于设定的停止压强时，液压泵组停机；

ii:若抓捕装置需要复位，即液压缸有杆腔内需要供油，蓄能器内小部分液压油做控制油液通过两位四通防爆电磁球阀的右端流入一号插装阀、二号插装阀的控油口，使一号插装阀、二号插装阀的主油口均不导通；蓄能器内大部分液压油将通过三号插装阀的主油口流入液压缸的有杆腔内，使抓捕装置复位；

iii：若防爆压力变送器检测蓄能器所在油路的压力小于设定的启动压力并且抓捕装置需要复位时，液压泵组启动；液压泵组启动后，大部分液压油流经单向阀给蓄能器蓄能和给液压缸复位，小部分液压油做控制油液通过两位四通防爆电磁球阀的右端流入一号插装阀、二号插装阀的控油口，使一号插装阀、二号插装阀、的主油口均不导通；当蓄能器所在油路的压力大于设定的停止压强时，液压泵组停机；

2)抓捕装置制动：

i:当编码器或堵煤检测装置检测到运输带运输异常并且运输带的下滑速度小于防抱死系统启动的最小速度时，电气控制设备控制两位四通防爆电磁球阀动作，蓄能器内少量液压油做控制油液通过两位四通防爆电磁球阀的左端流入三号插装阀、四号插装阀的控油口，使三号插装阀、四号插装阀的主油口均不导通；蓄能器内大部分液压油经过 二号插装阀的主油口流入液压缸的无杆腔，液压缸的有杆腔中的液压油经过一号插装阀的主油口流入油箱，实现运输带的停止。

ii:当编码器或堵煤检测装置检测到运输带运输异常并且运输带的下滑速度大于防抱死系统启动的最小速度时，防抱死系统启动，电气控制设备先发出阶跃控制信号控制两位四通防爆电磁球阀动作，蓄能器内少量液压油做控制油液通过两位四通防爆电磁球阀的左端流入三号插装阀、四号插装阀的控油口，使三号插装阀、四号插装阀的主油口均不导通；蓄能器内大部分液压油经过二号插装阀的主油口流入液压缸的无杆腔，液压缸的有杆腔中的液压油经过一号插装阀的主油口流入油箱，实现抓捕装置的动作；当抓捕装置的抓手接触到行程开关时，电气控制设备发送的阶跃信号变为脉冲信号，使两位四通防爆电磁球阀往复动作，实现抓运输带的减速和停止。所述液压系统在复位状态下，蓄能器始终和液压缸的有杆腔保持连通，使抓捕装置的抓手不会因重力原因下滑影响运输带的正常工作。所述液压系统把蓄能状态和复位状态合并到一起，简化了液压系统，进一步缩小了液压系统的体积。

有益效果：本发明优点如下：

1、全新的设计理念，液压系统回路简单、整机外形尺寸小、适应各种工况的巷道；

2、防抱死系统可以防止在大坡度工况下运行的运输带断带后因抓捕装置瞬间制动造成的二次损伤和物料因惯性下滑堵住巷道；

3、采用球阀和插装阀无泄漏的液压原件，液压油泄漏量少、液压泵组起停次数少、使用寿命长；

4、待机状态下，蓄能器始终与液压缸有杆腔连通，防止由于液压缸泄漏和重力因素的影响使抓捕装置的手臂下，滑影响运输带正常工作。

4、液压系统反映灵敏准确、制动灵活迅速；

5、成本相对较小、安装简单快捷。

附图说明

图1为本发明煤矿运输带保护装置结构示意图；

图2为本发明液压系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

本发明煤矿运输带保护装置主要用于煤矿运输带保护，煤矿运输带保护装置是通过编码器4或堵煤检测装置5对运输带的运行状态进行实时监控并把监控信号传递给电控 装置进行分析和判断，然后发出指令给液压系统2，液压系统2通过液压管路6控制液压缸210实现抓捕装置1的动作。

如附图1所示，包括抓捕装置1、液压系统2、电气控制设备3、编码器4、堵煤检测装置5、行程开关6，所述编码器4或堵煤检测装置5将运输带的运输状况实时发送至电气控制设备3，所述电气控制设备3控制液压系统2，通过液压系统2连接抓捕装置1，实现抓捕装置1的制动和复位。所述电气控制设备3包括防抱死系统，所述防抱死系统的信号输入端与编码器4的信号输出端连接。所述防抱死系启动后，当抓捕装置1的抓手接触到行程开关6后，电气控制设备3给两位四通防爆电磁球阀27发送的阶跃信号变为已设定好频率的脉冲信号，使两位四通防爆电磁球阀27来回动作，实现抓捕装置1的制动和复位往复运动；所述防抱死系统停止运行后，抓捕装置1的抓手抓住运输带，使运输带停止下滑。所述电气控制设备3还包括无线通讯系统，所述无线通讯系统把整个运输带的运输带保护装置连到一起。当某一运输带保护装置检测到运输带断带或异常时，多个运输带保护装置同步制动，提高制动效果，减小了制动瞬间对运输带的损伤。

如附图2所示，所述液压系统2包括油箱218、吸油粗滤油器21、液压泵组22、高压精滤油器23、带弹簧的单向阀25、单向阀26、两位四通防爆电磁球阀27、一号插装阀28a、二号插装阀28b、三号插装阀29a、四号插装阀29b、蓄能器211、防爆压力表213、防爆压力变送器214和液压缸210，所述吸油粗过滤器21与油箱218连通，液压泵组22吸油口和出油口分别与吸油粗滤油器21和高压精滤油器23连通，经过单向阀26分为两路，分别为一路和二路，所述二路对蓄能器211供油，一路与两位四通防爆电磁球阀27的供油口连接；所述两位四通防爆电磁球阀27的两油路的右端油路分别与一号插装阀28a、二号插装阀28b的控油口连接，左端油路分别与三号插装阀29a、四号插装阀29b的控油口连接；所述一号插装阀28a和三号插装阀29a、二号插装阀28b和四号插装阀29b的主油口依次相互串接，所述蓄能器211分别对三号插装阀29a的一主油口和二号插装阀28b的一主油口连通，所述一号插装阀28a的一主油口和四号插装阀29b的一主油口分别与液压缸的有杆腔和无杆腔连通，且一号插装阀28a和四号插装阀29b的另一主油口分别通过带弹簧的单向阀25与油箱218回路连通；所述防爆压力变送器214和防爆压力表213与蓄能器211串接在同一油路上，检测和显示蓄能器211所在油路的压力。

本发明装置与现有技术相比：一号插装阀28a、二号插装阀28b、三号插装阀29a和四号插装阀29b替换了现有液压系统的双向液压锁。因双向液压锁结构较复杂、体积较大、且无法集成在阀块内部，而插装阀可以安装在阀块内部、而且零泄漏，所以可以大大减小液压系统中液压油的泄漏和液压系统的体积。

两位四通防爆电磁球阀27代替了现有液压系统中三位四通防爆电磁换向阀和三位四通液控换向阀。因三位四通防爆电磁换向阀和三位四通液控换向阀采用滑阀结构，所以泄漏量较大，而且存在体积较大、成本较高的问题，而本发明所采用的两位四通防爆电磁球阀的体积小、零泄漏，从而进一步减小了液压系统中液压油的泄漏量和液压系统的体积。

由于断带事故发生频率较低。大部分运输带保护装置长期处于待机状态，受液压缸存在泄漏和重力因素的影响，抓捕装置的抓手会缓慢下滑，长时间后会影响运输带的正常工作，所以需要工人定期检查，手动复位。而本发明由于在待机状态下，蓄能器始终给液压缸有杆腔保持高压，所以能有效解决抓捕装置的抓手会缓慢下滑的问题。

在大坡度工况下，运输带在断带瞬间会产生较大的下滑速度，抓捕装置1瞬间抱死会对运输带产生较大的张力，容易造成运输带的二次损伤的问题；和物料因惯性下滑堵住巷道的问题。本发明装置中的防抱死体统可以有效解决该问题。

本发明还包括带弹簧的单向阀25，可以防止长时间处与低压的管路内液压油的流失和空气的进入，保证液压系统稳定运行。

系统的液压回路基本上设计在阀块内部，单向阀、卸荷阀、电磁球阀等可以集成在阀块上，插装阀可以安装在阀块内部，从而泄漏量、体积和成本都得到了减小。

本发明还包括液位计215、温度计216和空气滤清器217，所述液位计215、温度计216和空气滤清器217分别设置在油箱218内。还包括卸荷阀25，所述卸荷阀25的一端设置在单向阀26和液压泵组22之间，另一端与油箱218连通。所述蓄能器211通过截止阀212与油箱218连通。

本发明工作方法，具体步骤如下：

基于一种煤矿运输带保护装置的工作方法，具体步骤如下：

启用装置，两位四通防爆电磁球阀27处于初始位置：

i:若防爆压力变送器214检测蓄能器211所在油路的压力小于设定的启动压力时，液压泵组启动22；液压泵组22启动后，大部分液压油流经单向阀26给蓄能器211蓄 能，小部分液压油做控制油液通过两位四通防爆电磁球阀27的右端流入一号插装阀28a、二号插装阀28b的控油口，使一号插装阀28a、二号插装阀28b的主油口均不导通；当蓄能器211所在油路的压力大于设定的停止压力时，液压泵组22停机；

ii:若抓捕装置需要复位，即液压缸有杆腔内需要供油，蓄能器内小部分液压油做控制油液通过两位四通防爆电磁球阀27的右端流入一号插装阀28a、二号插装阀28b的控油口，使一号插装阀28a、二号插装阀28b的主油口均不导通；蓄能器内大部分液压油将通过三号插装阀29a的主油口流入液压缸210的有杆腔内，使抓捕装置1复位；

iii：若防爆压力变送器214检测蓄能器211所在油路的压力小于设定的启动压力并且抓捕装置1需要复位时，液压泵组启动22；液压泵组22启动后，大部分液压油流经单向阀26给蓄能器211蓄能和给液压缸210复位，小部分液压油做控制油液通过两位四通防爆电磁球阀27的右端流入一号插装阀28a、二号插装阀28b的控油口，使一号插装阀28a、二号插装阀28b、的主油口均不导通；当蓄能器211所在油路的压力大于设定的停止压强时，液压泵组22停机；

2)抓捕装置制动：

i:当编码器或堵煤检测装置检测到运输带运输异常并且运输带的下滑速度小于防抱死系统启动的最小速度时，电气控制设备控制两位四通防爆电磁球阀动作，蓄能器内少量液压油做控制油液通过两位四通防爆电磁球阀的左端流入三号插装阀、四号插装阀的控油口，使三号插装阀、四号插装阀的主油口均不导通；蓄能器内大部分液压油经过二号插装阀的主油口流入液压缸的无杆腔，液压缸的有杆腔中的液压油经过一号插装阀的主油口流入油箱，实现运输带的停止。

ii:当编码器或堵煤检测装置检测到运输带运输异常并且运输带的下滑速度大于防抱死系统启动的最小速度时，防抱死系统启动，电气控制设备先发出阶跃控制信号控制两位四通防爆电磁球阀往复动作，蓄能器内少量液压油做控制油液通过两位四通防爆电磁球阀的左端流入三号插装阀、四号插装阀的控油口，使三号插装阀、四号插装阀的主油口均不导通；蓄能器内大部分液压油经过二号插装阀的主油口流入液压缸的无杆腔，液压缸的有杆腔中的液压油经过一号插装阀的主油口流入油箱，实现抓捕装置的动作。当抓捕装置的抓手接触到行程开关时，电气控制设备发送的阶跃信号变为脉冲信号，使两位四通防爆电磁球阀往复动作动作，实现抓运输带的减速和停止。所述液压系统在复位状态下，蓄能器211始终和液压缸210的有杆腔保持连通，使抓捕装置1的抓手不 会因重力原因下滑影响运输带的正常工作。所述液压系统把蓄能状态和复位状态合并到一起，简化了液压系统，进一步缩小了液压系统的体积。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。