一种应用于矿井罐笼的发电及用电系统的制作方法

本发明涉及矿井提升机辅助设备，具体涉及一种应用于矿井罐笼的发电及用电系统。

背景技术：

罐笼一般用在矿井提升机的副井提升当中，用做提升工作人员、框式、设备和各种材料。对于中小型的矿井来说，罐笼也是可以作为主井提升来用的。可以说，罐笼是矿井提升机非常重要的设备。

由于矿井深度大，多在500米到1000米的井深，而且罐笼移动速度快，所以罐笼上始终没有可以随罐笼移动的符合要求的电缆，因此在罐笼中设有蓄电池来作为供电电站。

现有中，罐笼每天都要在矿井中进行运输，矿井罐笼在启停时的震动会造成蓄电池损坏，降低了蓄电池使用寿命。并且，由于罐笼内没有充电设备，蓄电池电量耗尽后，必须拆下拿去充电，并换上已充满电的蓄电池，有时拆下的蓄电池可以利用设在井口的充电系统充电，拆卸、充电不但费人力，而且充电时间长，容易耽误提升设备正常作业。

因此，本校电气研究组经矿上企业的需求，遂研发设计一种应用于矿井罐笼的发电及用电系统，用以解决罐笼内用电问题。

技术实现要素：

根据现有技术的不足，本发明提供一种应用于矿井罐笼的发电及用电系统，用以解决现有技术存在的不足。

本发明按以下技术方案实现：

一种应用于矿井罐笼的发电及用电系统，包括罐笼厢体和位于罐笼厢体中的发电及用电系统；所述发电及用电系统包括照明灯、发电机、蓄电池以及用于控制发电机转动的踩踏式驱动机构；所述照明灯安装在罐笼厢体内顶面，所述发电机、蓄电池设置在罐笼厢体外顶面上，且蓄电池安装在蓄电池箱体内，所述踩踏式驱动机构安装在罐笼厢体内底面且紧靠罐笼门处；通过进入罐笼厢体内的矿井工人对踩踏式驱动机构进行踩踏后带动发电机转动，发动机转动后将产生的电能通过蓄电池进行存储，所述照明灯与蓄电池相连。

进一步，所述蓄电池箱体包括箱体和可拆卸的箱盖；所述箱体的侧面上部设有相互对应的通风口，用以作为散热孔、穿线孔和穿管孔使用；所述箱体内滑动安装有隔离板，所述隔离板下方设有减震部件ⅰ，所述隔离板上固定有蓄电池包；在所述蓄电池包顶部与箱盖底部之间设有减震部件ⅱ，通过减震部件ⅰ和减震部件ⅱ实现对蓄电池包的减震。

进一步，所述所述减震部件ⅰ包括固定杆、连杆机构和两个弹簧ⅰ；所述连杆机构包括两个固定块ⅰ、两个固定块ⅱ和两个连接杆；所述固定杆固定在箱体内下部，两个弹簧ⅰ分别套装在固定杆两侧，两个固定块ⅰ滑动设置在固定杆上，两个固定块ⅱ相间隔的安装在隔离板底面中部处；在每一侧的固定块ⅰ和固定块ⅱ之间铰接有一个连接杆，通过连杆机构和弹簧ⅰ配合实现对蓄电池包下部的减震。

进一步，所述减震部件ⅱ包括减震外壳、弹簧ⅱ、滑动盘、滑动杆和固定盘；

所述减震外壳固定在箱盖底部，所述减震外壳内滑动安装有滑动盘，所述弹簧ⅱ设置在滑动盘与减震外壳之间，所述滑动杆一端与滑动盘相连，滑动杆另一端与固定盘相连，所述固定盘固定在蓄电池包顶部。

进一步，所述踩踏式驱动机构包括弹力式的踏板、多个打气筒和气室；多个打气筒的缸体并排固定在罐笼厢体上，每一个打气筒的伸缩杆均与踏板相连，每一个打气筒的出气口均通过软管与连接气阀进气口相连，连接气阀出气口又通过软管与气室相连通；所述发电机转轴插入在位于气室侧面上的轴承中，在发电机转轴上固定有弧形扇叶；当矿井工人踩在踏板上后使得踏板向下运动，从而带动打气筒的伸缩杆向下运动，以此对气室进行打气，从而带动弧形扇叶转动，直至踏板达到下降极限后打气过程停止；当矿井工人从踏板上下来后，踏板在弹性机构下向上运动，从而带动打气筒的伸缩杆向上运动，直至达到伸缩杆最大伸长距离后停止向上运动。

进一步，在所述罐笼厢体外顶面上还设有储气箱，在该储气箱内设有气囊，所述气囊的进气口与位于储气箱上的进气嘴相连，该进气嘴通过软管与连接气阀出气口相连，气囊的出气口通过软管与电磁阀门的进气口相连通，电磁阀门的出气口通过软管与位于箱体内顶面的气动马达相连通，该气动马达的转轴上固定有风扇叶；通过设置在箱体内的温度控制系统实现对电磁阀门的打开与关闭实现气动马达的启停，从而实现风扇叶的转动与停止，转动后的风扇叶能够对箱体内蓄电池进行降温。

进一步，所述温度控制系统包括温控开关，所述温控开关与电磁阀门的电源线相串接；当箱体内的温度值高于温控开关闭合上限值时，温控开关触点闭合，从而使得电磁阀门打开。

进一步，所述罐笼厢体内还设有人体感应系统，所述人体感应系统包括红外传感器、控制器ⅰ和继电器模块；所述红外传感器与控制器ⅰ的输入端相连，所述继电器模块的线圈与控制器ⅰ的输出端相连，所述继电器模块的常开触点与照明灯的电源线相串接；红外传感器将采集的罐笼厢体内人体信号传递给控制器ⅰ，当控制器ⅰ检测的温度值高于上限值时，控制器ⅰ控制常开触点闭合，从而使得照明灯亮起。

进一步，所述罐笼厢体内还设有远程报警系统，所述远程报警系统包括位于罐笼厢体内的按键模块、控制器ⅱ、无线通信模块ⅰ和位于地面监控室内的无线通信模块ⅱ、控制器ⅲ、报警模块；所述无线通信模块ⅰ与控制器ⅱ相连，所述无线通信模块ⅱ与控制器ⅲ相连，且无线通信模块ⅰ、无线通信模块ⅱ两者之间进行无线通信，所述报警模块与控制器ⅲ的输出端相连，所述按键模块与控制器ⅱ的输入端相连；通过按键模块来控制报警模块的启停；其中，所述按键模块包括紧急事故按钮、上行按钮和下行按钮。

进一步，所述罐笼厢体的外底面设有多个厢体减震器；所述厢体减震器包括安装板、减震垫和限位部件；所述限位部件由前立板、后立板、侧板和底板组成一个箱型结构后焊接在在安装板底面上；多个减震垫排列固定在安装板底面上，所述安装板顶面与罐笼厢体相焊接；所述后立板上设有长形槽，所述长形槽中设有调节板，该调节板通过多根弹簧与前立板的内壁相连，且调节板从长形槽中伸出预设距离。

本发明有益效果：

本发明通过设置的减震装置ⅰ中的固定杆、固定块ⅰ、固定块ⅱ、连接杆和弹簧ⅰ以及减震装置ⅱ中的减震外壳、弹簧ⅱ、滑动盘、滑动杆和固定盘之间的配合可以对蓄电池包进行有效的减震，提高蓄电池的使用寿命；设有温度控制系统，在炎热的夏季，如果箱体中的温度过高时会自动开启风扇叶，从而对箱体内的蓄电池包进行降温，并且风扇叶的转动来自气动马达，不需要消耗蓄电池中的电能；设有人体感应系统，在罐笼中没有矿井工人的情况下，能够自动关闭照明灯，达到了节约电能的目的；设有远程报警系统，建立了矿井中与地面监控室的联系，保障了矿井工人的安全；设有厢体减震器，进一步对罐笼及蓄电池箱体的减震。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的蓄电池箱体剖视图；

图3为图2中a处的结构示意图；

图4为本发明的发电机与气室连接图；

图5为本发明的气路流向连接图；

图6为人体感应系统连接框图；

图7为人体感应系统电路图；

图8为远程报警系统连接框图；

图9为远程报警系统中的按键模块、控制器ⅱ、无线通信模块ⅰ电路图；

图10为远程报警系统中的无线通信模块ⅱ、控制器ⅲ、报警模块电路图；

图11为厢体减震器结构图；

图12为厢体减震器侧视图。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

如图1所示，一种应用于矿井罐笼的发电及用电系统，包括罐笼厢体100和位于罐笼厢体100中的发电及用电系统；发电及用电系统包括照明灯17、发电机35、蓄电池16以及用于控制发电机转动的踩踏式驱动机构30；照明灯17安装在罐笼厢体100内顶面，发电机35、蓄电池16设置在罐笼厢体100外顶面上，且蓄电池16安装在蓄电池箱体300内，踩踏式驱动机构30安装在罐笼厢体100内底面且紧靠罐笼门处；通过进入罐笼厢体100内的矿井工人对踩踏式驱动机构30进行踩踏后带动发电机35转动，发动机35转动后将产生的电能通过蓄电池16进行存储，照明灯17与蓄电池16相连。

如图2所示，蓄电池箱体300包括箱体1和可拆卸的箱盖2；箱体1的侧面上部设有相互对应的通风口7，用以作为散热孔、穿线孔和穿管孔使用；箱体内滑动安装有隔离板3，隔离板3下方设有减震部件ⅰ10，隔离板3上固定有蓄电池包4；在蓄电池包4顶部与箱盖2底部之间设有减震部件ⅱ20，通过减震部件ⅰ10和减震部件ⅱ20实现对蓄电池包4的减震。

以下给出上述实施例中关于减震部件ⅰ一优选实施例：

继续参照图2所示，减震部件ⅰ10包括固定杆11、两个固定块ⅰ12、两个固定块ⅱ13、两个连接杆14和两个弹簧ⅰ15；固定杆11固定在箱体1内下部，两个弹簧ⅰ15分别套装在固定杆11两侧，两个固定块ⅰ12滑动设置在固定杆11上，两个固定块ⅱ13相间隔的安装在隔离板3底面中部处；在每一侧的固定块ⅰ12和固定块ⅱ13之间铰接有一个连接杆14，通过连杆机构和弹簧ⅰ15配合实现对蓄电池包4下部的减震。

以下给出上述实施例中关于减震部件ⅱ一优选实施例：

如图3所示，减震部件ⅱ20包括减震外壳21、弹簧ⅱ22、滑动盘23、滑动杆24和固定盘25；减震外壳21固定在箱盖2底部，减震外壳21内滑动安装有滑动盘23，弹簧ⅱ22设置在滑动盘23与减震外壳21之间，滑动杆24一端与滑动盘23相连，滑动杆24另一端与固定盘25相连，固定盘25固定在蓄电池包4顶部。

需要说明的是，箱体1的顶部外缘固定有固定耳5，固定耳5上设置有螺纹孔，固定耳5通过螺栓6固定在箱盖1底部。

以下给出上述实施例中关于踩踏式驱动机构一优选实施例：

如图4、图5所示，踩踏式驱动机构30包括弹力式的踏板31、多个打气筒32和气室33；多个打气筒32的缸体并排固定在罐笼厢体100上，每一个打气筒32的伸缩杆均与踏板31相连，每一个打气筒32的出气口均通过软管与连接气阀34进气口相连，连接气阀34出气口又通过软管与气室33相连通；发电机35转轴插入在位于气室33侧面上的轴承中，在发电机35转轴上固定有弧形扇叶36；当矿井工人踩在踏板31上后使得踏板31向下运动，从而带动打气筒32的伸缩杆向下运动，以此对气室33进行打气，从而带动弧形扇叶36转动，直至踏板31达到下降极限后打气过程停止；当矿井工人从踏板31上下来后，踏板31在弹性机构下向上运动，从而带动打气筒32的伸缩杆向上运动，直至达到伸缩杆最大伸长距离后停止向上运动。

以下给出上述实施例中关于弹力式踏板的一优选实施例：

踏板31下表面设有多个压缩弹簧，该压缩弹簧安装在罐笼厢体100上，通过多个压缩弹簧的弹力实现踏板的复位。

进一步优选方案：在罐笼厢体外顶面上还设有储气箱37，在该储气箱37内设有气囊38，气囊38的进气口与位于储气箱37上的进气嘴39相连，该进气嘴39通过软管与连接气阀34出气口相连，气囊38的出气口通过软管与电磁阀门40的进气口相连通，电磁阀门40的出气口通过软管与位于箱体1内顶面的气动马达41相连通，该气动马达41的转轴上固定有风扇叶42；

通过设置在箱体1内的温度控制系统实现对电磁阀门40的打开与关闭实现气动马达41的启停，从而实现风扇叶42的转动与停止，转动后的风扇叶42能够对箱体1内蓄电池进行降温。

以下给出上述实施例中关于温度控制系统的一优选实施例：

温度控制系统包括温控开关43，温控开关43与电磁阀门40的电源线相串接；当箱体1内的温度值高于温控开关43闭合上限值时，温控开关43触点闭合，从而使得电磁阀门40打开。

需要说明的是，电磁阀门40的电源来自蓄电池。

当矿井工人逐个走进或者走出罐笼时均会从踏板31上走过，当矿井工人踩在踏板31上后使得踏板31向下运动，从而带动打气筒32的伸缩杆向下运动，

多个打气筒32的产生的气流在连接气阀34中汇集，汇集后的气流分为两路，一路气流为对气室33进行打气，从而带动弧形扇叶36转动，从而带动发电机旋转发电，发动机转动后将产生的电能通过蓄电池进行存储，作为罐笼内的用电电源；另一路气流进入到气囊38中，当气囊38充满气后将不在进气，所有的气流都流入到气室33中。

当矿井工人从踏板31上下来后，踏板31在弹性机构下向上运动，从而带动打气筒32的伸缩杆向上运动，直至达到伸缩杆最大伸长距离后停止向上运动。

进一步优选方案：如图6、图7所示，罐笼厢体100内还设有人体感应系统，人体感应系统包括红外传感器51、控制器ⅰ52和继电器模块53；红外传感器51与控制器ⅰ52的输入端相连，继电器模块53的线圈与控制器ⅰ52的输出端相连，继电器模块53的常开触点与照明灯的电源线相串接；红外传感器51将采集的罐笼厢体内人体信号传递给控制器ⅰ52，当控制器ⅰ52检测的温度值高于上限值时，控制器ⅰ52控制常开触点闭合，从而使得照明灯亮起。

需要说明的是，控制器ⅰ52由晶振电路、复位电路和单片机组成；其中，单片机采用stc89c52芯片。红外传感器51的引脚1为电源信号端，引脚2为信号采集信号的输出端子，引脚3为接地信号端子；引脚1与电源相连；引脚2与stc89c51型单片机的引脚7连接。继电器模块包括线圈、常开触点、三极管q1和电阻r1；三极管q1的发射极与电源相连，三极管q1的基极与电阻r1一端相连，电阻r1另一端与stc89c51型单片机的引脚14相连，三极管q1的集电极与线圈相连，常开触点与照明灯的电源线相串接。

当红外传感器51检测到在罐笼厢体100范围内有人时，将信号传递给控制器ⅰ52，控制器ⅰ52接收信号后通过触发三极管q1使得线圈得电，线圈得电使得串接在照明灯电路中的常开触点闭合，从而使得自动导通照明灯电源；当红外传感器51检测不到人后，将信号传递给控制器ⅰ52，控制器ⅰ52接收信号后使得线圈失电，线圈失电使得串接在照明灯电路中处于闭合的常开触点再次断开，从而能够自动关闭照明灯17，达到了节约电能的目的，在此过程中无需人为控制。

进一步优选方案：如图8、图9、图10所示，罐笼厢体100内还设有远程报警系统，远程报警系统包括位于罐笼厢体内的按键模块61、控制器ⅱ62、无线通信模块ⅰ63和位于地面监控室内的无线通信模块ⅱ64、控制器ⅲ65、报警模块66；无线通信模块ⅰ63与控制器ⅱ62相连，无线通信模块ⅱ64与控制器ⅲ65相连，且无线通信模块ⅰ63、无线通信模块ⅱ64两者之间进行无线通信，报警模块66与控制器ⅲ65的输出端相连，按键模块61与控制器ⅱ62的输入端相连；通过按键模块61来控制报警模块66的启停。

需要说明的是，控制器ⅱ62和控制器ⅲ65均由晶振电路、复位电路和单片机组成；其中，单片机采用stc89c52芯片。按键模块61包括紧急事故按钮k1、上行按钮k2和下行按钮k3。

紧急事故按钮k1、上行按钮k2和下行按钮k3分别与stc89c51型单片机的引脚3、引脚4、引脚5相连，报警模块66采用蜂鸣器，该蜂鸣器与三极管q2的发射极相连，三极管q2的基极通过电阻r2与stc89c52芯片的引脚21相连，三极管q2的集电极接地。当三极管q2的基极为高电平时，发射极关闭，当基极为低电平时，发射极导通。当接上电源时，整个电路处于工作状态。当获取数据到达预设的最大值时，stc89c52芯片的引脚21至低电平，此时三极管q2导通（相当于导线），蜂鸣器就会发出警报，闪光灯闪烁。无线通信模块ⅰ63、无线通信模块ⅱ64均采用nrf24l01芯片。nrf24l01芯片是一款工作于2.4ghz～2.5ghz的无线收发模块，同时具备发射数据和接受数据模式。

当矿井工人走进罐笼厢体100内准备上升到地面上后，按下上行按钮k2，控制器ⅱ62接收到按钮信号后，通过无线通信模块ⅰ63和无线通信模块ⅱ64使得按钮信号传递给控制器ⅲ65，控制器ⅲ65控制蜂鸣器发出上行式警铃，从而监控室内的操控人员准备开启绞车使得罐笼厢体上升。

当矿井工人走进罐笼厢体100内准备下降到井下后，按下下行按钮k3，控制器ⅱ62接收到按钮信号后，通过无线通信模块ⅰ63和无线通信模块ⅱ64使得按钮信号传递给控制器ⅲ65，控制器ⅲ65控制蜂鸣器发出下行式警铃，从而监控室内的操控人员准备开启绞车使得罐笼厢体下降；

当矿井工人走进罐笼厢体100内准备上升到地面上后，按下上行按钮k2，控制器ⅱ62接收到按钮信号后，通过无线通信模块ⅰ63和无线通信模块ⅱ64使得按钮信号传递给控制器ⅲ65，控制器ⅲ65控制蜂鸣器发出上行式警铃，从而监控室内的操控人员准备开启绞车使得罐笼厢体上升。

当罐笼厢体在井下运行时出现突发状况时，按下紧急事故按钮k1，控制器ⅱ62接收到按钮信号后，通过无线通信模块ⅰ63和无线通信模块ⅱ64使得按钮信号传递给控制器ⅲ65，控制器ⅲ65控制蜂鸣器发出紧急事故警铃，从而监控室内的操控人员准备应对措施。

进一步优选方案：如图11、图12所示，罐笼厢体的外底面设有多个厢体减震器70；厢体减震器70包括安装板71、减震垫72和限位部件；限位部件由前立板73、后立板74、侧板75和底板76组成一个箱型结构后焊接在在安装板71底面上；多个减震垫72排列固定在安装板71底面上，安装板71顶面与罐笼厢体相焊接；后立板74上设有长形槽，长形槽中设有调节板77，该调节板77通过多根弹簧与前立板73的内壁相连，且调节板77从长形槽中伸出预设距离。

当罐笼厢体达到矿井底处的基座200时，首先，厢体减震器中的调节板77先接触基座侧壁，通过调节板77压缩内部的弹簧防止罐笼厢体出现晃动，进一步增加了罐笼厢体的稳定性，通过减震垫72的减震使得罐笼厢体平稳落在基座200上，通过减震垫72的减震还使得进一步对蓄电池箱体的减震。

以上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。