[发明专利]一种煤矿井下无源气动增压装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤矿井下无源气动增压装置，属于气动增压技术领域。

背景技术

随着煤矿井下巷道不断延伸，压风管路的压力也逐渐降低，气压不足造成井下气动设备工作效率大大降低，而压风管路改造又需投入数百万甚至上千万资金，采用电动增压设备又会造成井下安全隐患，根据《煤矿用空气压缩机安全管理的通知》（安监总煤装【2011】195号）文件规定要求，移动式空压机不能安放在采掘工作面及同一采掘面的巷道内，采用管路连接势必导致管路过长，压力损失过大。

目前，在国内外用于井下气体增压装置这一领域，基本上都是采用有源增压装置，且都是小流量（＜1.0m3/min），不能满足目前增压需要；而无源气动增压装置目前在国内外还一直处于空白，有待发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的可提高矿井气动设备工作效率、扩大气动设备在煤矿井下应用范围的无源气动增压装置，可替代传统的井下有源增压装置。

本发明采用以下的技术方案： 

一种煤矿井下无源气动增压装置，包括气动马达、压缩机、储气罐和气动控制阀组，其中，气动马达和压缩机分别通过压风管路与井下压风系统连接，井下压风系统的气体进入气动马达和压缩机之前必须先进行过滤；所述气动马达与压缩机、储气罐和井下气动设备依次连接，所述压缩机将压风管路中的低压大流量气体转换成中压中流量气体或者高压小流量气体，以满足井下气动设备用气要求；所述气动控制阀组设置于气动马达和压缩机的排气管之间；所述储气罐用来储存高压气体，保持井下气动设备用气量稳定。

所述气动马达用来驱动压缩机运转，其工作压力范围为0.3-0.6MPa，耗气量为4.0-5.0m³/min；所述压缩机将压力为0.3-0.4MPa、流量≥5.0m³/min的气体转换成压力≥0.5MPa、流量≥1.5m³/min的气体。

所述压缩机的结构采用活塞式或螺杆式，其增压比为1-2倍。

进一步地，所述储气罐上还设有安全阀。

本发明的煤矿井下无源气动增压装置利用井下压风系统，采用无源驱动，将管路中低压、大流量气体转换成井下气动设备需要的压力，完全可以取代井下电动设备，消除了安全隐患，提高煤矿气动设备的工作效率，扩大气动设备在煤矿井下应用范围，降低了生产成本，保证煤矿安全生产，具有良好的经济效益和社会效益。

附图说明

图1是本发明煤矿井下无源气动增压装置的示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明进行具体说明。

如图1所示，煤矿井下无源气动增压装置主要由气动马达、压缩机、气动控制阀组、储气罐及管路附件组成，气动马达和压缩机分别通过压风管路与井下压风系统连接，气动马达、压缩机、储气罐和井下气动设备依次连接，气动马达是用来驱动压缩机运转的设备，其工作压力为0.3-0.6 MPa，耗气量为4.0-5.0 m³/min，能够在0.3 MPa压力下正常工作，其输出功率：≥7.0 kW。进入气动马达、压缩机的气体必须进行过滤，保持清洁、干净。

压缩机是气动增压装置的核心部分，它是将低压大流量的气体转换成符合井下气动设备所需的压力要求的关键设备，该压缩机的结构可采用活塞式或螺杆式等，进气口能承受0.3-0.5Mpa、不小于5.0 m³/min流量压力的气体，轴功率≥5 kW，排气温度≤120℃；排气量≥2.2 m3/min；增压比为1-2倍。

气动控制阀组设置于气动马达和压缩机之间，气动控制阀组一方面用来控制气动马达压力和转速，另一方面用来控制压缩机排气管口的压力，确保压缩机处在最佳工作状态，同时具有超温和超压保护等功能。

储气罐是用来储存一定高压气体，其装有压力释放装置，保持气动设备用气量稳定，保证气动设备工作平稳可靠，且储气罐上设置有安全阀。

本发明可利用井下压风系统的能量通过气动增压装置驱动井下的气动设备进行工作，本发明煤矿井下无源气动增压装置的原理：利用压风管路本身的压力能量将原管路中低压、大流量气体转换成中压中流量或高压小流量气体，满足井下采掘工作面气动设备工作要求，无需外接动力。系统能量根据能量守恒定律，如下式所示：E₀=E₁+E₂，式中：E₀=P₀V₀，管路增压前的压力能量；E₁=P₁V₁，气动增压装置消耗压力能量；E₂=P₂V₂，管路增压后的压力能量。