一种纳米吸能安全防护装置的制作方法

本发明属于安全防护装置，具体涉及一种纳米吸能安全防护装置。

背景技术：

1、在煤矿生产过程中，运输安全是非常重要的一个环节，尤其是在斜巷轨道运输中。当运输车辆通过斜巷轨道发生失速事故时，会对周边的设施造成破坏，甚至对乘员造成致命伤害。近年来，纳米吸能材料的吸能原理为：在外力冲击作用下，功能流体流入纳米多孔材料内部，将外力机械转化为固体-流体的界面能和摩擦热能，外力撤销后，功能流体流出纳米孔道，材料可以多次重复使用，能力吸收密度高达30j/g以上，是当年市场上存在的传统吸能材料的几十乃至数百倍以上，所以纳米吸能材料具有优异的能力吸收性能和可重复利用性，在煤矿生产中的安全防护方面应用较为广泛，尤其针对巷道狭窄、弯道频繁、视线受损、行车状况复杂等特殊的矿井环境，纳米吸能材料的应用更能发挥其在吸能减震方面的优势。

2、现有技术中公开号为cn112030826a，专利名称为：一种纳米吸能安全防护装置的发明专利，通过设置纳米吸能模块以及导向轮，吸收冲击能量的同时实现多级耗能，但是该专利所公开的装置仍然存在诸多问题：1、耗能箱体两端的结构稳定性差：耗能箱体的防护面为弹性缓冲层，其内部设置有纳米流体吸能模块，质地较软，在碰撞过程中耗能箱体易发生溃缩，导致其无法对立柱的两端提供稳定的有效支撑，立柱两端的耗能箱体变形移位导致穿设于其上的导向轮脱离原转动轨迹与耗能箱体接触，从而使得导向轮与耗能箱体之间的摩擦力增加，导向轮无法进行自由转动，因此无法发挥其导向及吸能的作用；2、耗能箱体中部结构稳定性差：由于导向轮与耗能箱体之间要预留符合技术规范要求的间隙，而且耗能箱体在竖直方向的长度尺寸跨度比较大，因此在遭受到撞击时，耗能箱体的中部强度较低更易发生变形，导致导向轮与耗能箱体内壁发生接触摩擦，影响导向轮的正常旋转。因此急需一种结构稳定性更高，安全性能更好的安全防护装置。

技术实现思路

1、为解决现有技术中的安全防护装置存在的结构稳定性差易变形、安全效果更差的技术问题，本发明的目的在于提供一种纳米吸能安全防护装置，该装置具有稳定性稿以及安全性好的优点。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种纳米吸能安全防护装置，包括：

4、耗能箱体，所述耗能箱体上设置用于容纳导向轮的凹槽以及用于安装缓冲吸能组件的安装孔；

5、导向轮，所述导向轮通过立柱转动安装于耗能箱体的凹槽内且突出于耗能箱体的防护面，所述立柱的两端与耗能箱体的安装孔之间安装缓冲吸能组件。

6、进一步的，所述缓冲吸能组件安装于耗能箱体防护面向内凹陷形成的安装孔内，所述缓冲吸能组件包括限位块、弹性伸缩带和纳米流体吸能块；

7、所述限位块供立柱穿过且相对立柱转动安装；

8、所述弹性伸缩带两端分别与耗能箱体的防护面相对固定安装且围设于限位块外周；

9、所述纳米流体吸能块置于弹性伸缩带与安装孔内壁之间形成的腔体内；

10、当弹性伸缩带受到限位块的挤压时向外扩张挤压纳米流体吸能块，当挤压力消失时弹性伸缩带恢复原状。

11、进一步的，所述弹性伸缩带由若干个板部串联而成，相邻的板部之间通过伸缩组件连接。

12、进一步的，所述伸缩组件包括固定转轴、连接部和活动转轴，每个活动转轴均位于两个相邻的板部之间且活动转轴上同时转动安装两个连接部的一端，两个连接部的另一端分别转动安装在两个固定转轴上，两个固定转轴分别安装在两个相邻的板部上，每个活动转轴上均安装用以拉紧两个连接部并使两个连接部夹角趋向于最小的弹力部件。

13、进一步的，所述安装孔的顶部和底部均设置有限位台，所述弹性伸缩带安装在限位台与安装孔形成的密闭空腔内，所述安装孔的靠近防护面的一端设置凹向耗能箱体内部的卡槽，卡槽内设置有限位条，所述弹性伸缩带的两端与限位条可拆卸安装，所述限位条的上下两端顶紧在卡槽上用以拉紧弹性伸缩带。

14、进一步的，所述耗能箱体内设有骨架，骨架沿竖直方向设置，所述耗能箱体内还设置纳米流体吸能球，且纳米流体吸能球在耗能箱体内的排列规律是：沿竖直方向，自耗能箱体中部向两端的纳米流体吸能球的球径越来越大，其中耗能箱体中部的球径最小。

15、进一步的，所述骨架中部设置为截面π的形状，耗能箱体的安装孔与用于立柱穿过的通孔位于骨架的上下两端，所述骨架靠近耗能箱体防护面的一端与防护面之间有间距，且骨架上设置有若干凸起，凸起的截面形状为三角形、圆形或长条形。

16、进一步的，所述耗能箱体的防护面顶部和底部均设置有盖板层，所述盖板层采用聚氨酯材料。

17、进一步的，所述耗能箱体顶部和底部均设置有供立柱穿过的通孔，所述通孔与安装孔和容纳导向轮的凹槽相连通。

18、进一步的，所述导向轮和纳米流体吸能块的结构相同，均包括弹性外包层和填充在弹性外包层内部的纳米吸能材料，所述弹性外包层采用阻燃高强度柔性材料，所述纳米吸能材料为非浸润性液体和纳米多孔材料的混合流体。

19、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

20、本发明通过在立柱的两端与耗能箱体之间安装缓冲吸能组件，当立柱受到冲击时，缓冲吸能组件对冲击能量进行吸收，避免立柱因受到瞬时冲击时其两端与耗能箱体之间产生移位，从而防止导向轮与耗能箱体接触摩擦而影响其转动，避免导向轮丧失导向、减震、缓冲、耗能的作用，有效保证整个安全防护装置的稳定性和安全性，解决现有技术中的安全防护装置存在的结构稳定性差易变形、安全效果更差的问题。

21、进一步的，本发明通过设置缓冲吸能组件的具体结构，借助弹性伸缩带实现纳米流体吸能块体积的被动收缩和主动回弹，具体地，当导向轮受到撞击时，冲击力由导向轮传递至立柱的两端，进而通过限位块传递至弹性伸缩带，由于弹性伸缩带的两端固定在耗能箱体的防护面上，当限位块在立柱受到外力的驱动下向耗能箱体内部移动时，弹性伸缩带被拉伸撑开，从而挤压纳米流体吸能块，纳米流体吸能块内的非浸润性液体流入纳米多孔材料内部，将外力机械功转化为固体-流体的界面能和摩擦热能，起到缓冲耗能的作用，当外力撤销后，非浸润性液体流出纳米多孔材料的纳米孔道，纳米多孔材料可以多次重复利用。

22、进一步的，本发明通过设置安装孔内的限位台以及卡槽，对弹性伸缩带的两端进行固定限位的同时，对弹性伸缩带的形变提供位移限位，便于安装和拆卸弹性伸缩带，同时提高弹性伸缩带的位移稳定性。

23、进一步的，本发明通过在耗能箱体内设置骨架和纳米流体吸能球，通过对纳米流体吸能球的排列进行布局，利用骨架和纳米流体吸能球的协同作用提高耗能箱体整体尤其是中部结构的强度，同时保证耗能箱体在减震、缓冲、耗能方面的性能。

24、进一步的，本发明骨架上设置凸起，有利于提高骨架与耗能箱体之间结构连接的紧密性，降低耗能箱体的防护面受到巨大冲击时变形的程度，从而确保为立柱两端提供有效支撑，确保整个装置的结构稳定性。

技术特征：

1.一种纳米吸能安全防护装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的纳米吸能安全防护装置，其特征在于，所述缓冲吸能组件安装于耗能箱体(2)防护面向内凹陷形成的安装孔(204)内，所述缓冲吸能组件包括限位块(5)、弹性伸缩带(7)和纳米流体吸能块(9)；

3.根据权利要求2所述的纳米吸能安全防护装置，其特征在于，所述弹性伸缩带(7)由若干个板部(701)串联而成，相邻的板部(701)之间通过伸缩组件连接。

4.根据权利要求3所述的纳米吸能安全防护装置，其特征在于，所述伸缩组件包括固定转轴(702)、连接部(703)和活动转轴(704)，每个活动转轴(704)均位于两个相邻的板部(701)之间且活动转轴(704)上同时转动安装两个连接部(703)的一端，两个连接部(703)的另一端分别转动安装在两个固定转轴(702)上，两个固定转轴(702)分别安装在两个相邻的板部(701)上，每个活动转轴(704)上均安装用以拉紧两个连接部(703)并使两个连接部(703)夹角趋向于最小的弹力部件。

5.根据权利要求4所述的纳米吸能安全防护装置，其特征在于，所述安装孔(204)的顶部和底部均设置有限位台(203)，所述弹性伸缩带(7)安装在限位台(203)与安装孔(204)形成的密闭空腔内，所述安装孔(204)的靠近防护面的一端设置凹向耗能箱体(2)内部的卡槽(201)，卡槽(201)内设置有限位条(6)，所述弹性伸缩带(7)的两端与限位条(6)可拆卸安装，所述限位条(6)的上下两端顶紧在卡槽(201)上用以拉紧弹性伸缩带(7)。

6.根据权利要求1-5任一所述的纳米吸能安全防护装置，其特征在于，所述耗能箱体(2)内设有骨架(8)，骨架(8)沿竖直方向设置，所述耗能箱体(2)内还设置纳米流体吸能球，且纳米流体吸能球在耗能箱体(2)内的排列规律是：沿竖直方向，自耗能箱体(2)中部向两端的纳米流体吸能球的球径越来越大，其中耗能箱体(2)中部的球径最小。

7.根据权利要求6所述的纳米吸能安全防护装置，其特征在于，所述骨架(8)中部设置为截面π的形状，耗能箱体(2)的安装孔(204)与用于立柱(1)穿过的通孔位于骨架(8)的上下两端，所述骨架(8)靠近耗能箱体(2)防护面的一端与防护面之间有间距，且骨架(8)上设置有若干凸起，凸起的截面形状为三角形、圆形或长条形。

8.根据权利要求7所述的纳米吸能安全防护装置，其特征在于，所述耗能箱体(2)的防护面顶部和底部均设置有盖板层(3)，所述盖板层(3)采用聚氨酯材料。

9.根据权利要求8所述的纳米吸能安全防护装置，其特征在于，所述耗能箱体(2)顶部和底部均设置有供立柱(1)穿过的通孔，所述通孔与安装孔(204)和容纳导向轮(4)的凹槽相连通。

10.根据权利要求9所述的纳米吸能安全防护装置，其特征在于，所述导向轮(4)和纳米流体吸能块(9)的结构相同，均包括弹性外包层和填充在弹性外包层内部的纳米吸能材料，所述弹性外包层采用阻燃高强度柔性材料，所述纳米吸能材料为非浸润性液体和纳米多孔材料的混合流体。

技术总结
本发明公开了属于安全防护装置技术领域，公开了一种纳米吸能安全防护装置，耗能箱体，耗能箱体上设置用于容纳导向轮的凹槽以及用于安装缓冲吸能组件的安装孔；导向轮，所述导向轮通过立柱转动安装于耗能箱体的凹槽内且突出于耗能箱体的防护面，立柱的两端与耗能箱体的安装孔之间安装缓冲吸能组件。本发明通过在立柱的两端与耗能箱体之间安装缓冲吸能组件，当立柱受到冲击时，缓冲吸能组件对冲击能量进行吸收，避免立柱因受到瞬时冲击时其两端与耗能箱体之间产生移位，从而防止导向轮与耗能箱体接触摩擦而影响其转动，有效保证整个安全防护装置的稳定性和安全性，解决现有技术中的安全防护装置存在的结构稳定性差易变形、安全效果更差的问题。

技术研发人员：李茂庆,卫琛浩,党文龙,史雅娜,景欣瑞,刘致远,李盟洁,马啸,刘彦军,高一可,李超,杨丹,薛卫峰,弋强,张辰阳
受保护的技术使用者：陕西煤业化工技术研究院有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16