一种矿井通风系统实时安全监测装置的制作方法

本实用新型属于安全监测装置的技术领域，尤其涉及一种矿井通风系统的实时安全监测装置。

背景技术：

矿井主要通风一般有压入式(正压式)和抽出式(负压式)和混合式三种，我国大多数矿井主要通风采用抽出式通风，采掘工作面通风多采用压入式局部通风方式，矿井内的粉尘和瓦斯气体由于矿井自身的结构决定其自身很难向外排出，所以我们一般采用抽出式的排风方法，如果不能将矿井内的粉尘和瓦斯气体或者其他有害物体及时排出，将对工作人员的身体造成极大的影响，且危险系数极高，所以保持安全的矿井通风系统的运行有着非常重要的意义。

在矿井的施工中，长时间的工作和电机本身都会造成风机的故障，以及粉尘会对风机的转速造成不可逆的损坏，使得风扇的转动速度降低，提高矿井内的安全隐患；还有矿井内分管由于主观或者客观的因素会出现漏气的情况，泄漏处随着通风压力，将变得越来越大，使通过系统的通风效率逐渐降低，大大提高了矿井内的安全隐患，因此，我们需要一种矿井通风系统实时安全监测装置用以解决以上问题。

技术实现要素：

针对以上问题，为了解决现有技术中存在的问题，我们提供了一种矿井通风系统实时安全监测装置，有效地解决了矿井内风机在工作中达不到安全通风风速的问题，同时也解决了由于风管泄漏导致矿井内风管通风效率低的问题。

本实用新型采取的方案为：一种矿井通风系统实时安全监测装置，包括横向设置的风管、扇叶和第一电机，所述扇叶沿轴向转动连接在风管内，第一电机固定连接在风管内，其特征在于，所述第一电机的输出轴与扇叶的输入轴之间连接有一第一离合器，所述第一离合器连接控制器，还包括连接在风管外侧壁上的箱体，所述箱体内横向转动连接第一齿轮，所述第一齿轮的输入轴经传动装置与扇叶的输入轴连接，所述箱体内连接有第二电机，所述第二电机的输出轴上转动连接一外齿圈，所述外齿圈与第一齿轮啮合，外齿圈内设置有同轴连接在第二电机输出轴上的转盘，外齿圈内连接有棘齿，所述转盘上转动连接有与所述棘齿相配合的棘爪，所述棘爪与转盘之间连接有第一弹簧，所述棘爪端部连接触杆，棘齿上连接有第一压电传感器，所述第一压电传感器上端连接有与触杆相配合的第二弹簧，满足触杆可触发第一压电传感器，第一压电传感器连接控制器；

所述箱体上连接有第一报警器，所述第一报警器连接控制器，所述第一压电传感器经控制器控制第一离合器和第一报警器；

还包括外接电源，满足其为本装置供电。

优选的，所述传动装置包括套固在风扇输入轴上的第一皮带轮和套固在第一齿轮输入轴上的第二皮带轮，所述第一皮带轮和第二皮带轮之间套设有穿过风管的皮带。

优选的，所述风管外连接有漏气检测装置，所述漏气检测装置包括两组相互配合的且套设在风管外侧壁上的半圆筒，所述半圆筒与风管之间设置有密封垫，两组半圆筒经螺栓进行配合连接，其中一个半圆筒的外侧壁上连通一气管，所述气管的另一端连接有固定在半圆筒外侧壁上的气泵，所述气泵连接控制器，满足控制器控制气泵的工作状态，另一所述半圆筒的外侧壁上连通一轴向设置的圆筒，所述圆筒内同轴连接有一活塞，满足活塞可根据其两侧的压力进行轴向移动，所述活塞朝着圆筒的开口端的一侧连接有一沿轴向滑动配合在圆筒左端的第一齿条，所述第一齿条的上端啮合有纵向转动连接在半圆筒外侧壁上的第二齿轮，所述第二齿轮同轴连接有一蜗杆，所述蜗杆的上端啮合有横向转动连接在半圆筒外侧壁上的蜗轮，所述蜗轮的左方同轴心设置有横向转动连接在半圆筒外侧壁上的单向齿轮，所述单向齿轮和蜗轮的转轴之间连接有第二离合器，第二离合器连接控制器，所述单向齿轮上端啮合有周向滑动配合在半圆筒外侧壁上的第二齿条，所述第二齿条的左端连接有竖向设置的挡板，所述挡板上连接有第二压电传感器，所述第二压电传感器连接控制器，且经控制器控制连接在半圆筒上的第二报警器进行工作，所述第二齿条和挡板满足第二齿条运动到极限位置时，挡板正处于第一齿条的左端，所述挡板的左端连接有一沿半圆筒外侧壁周向滑动配合的第三齿条，所述第三齿条的下端啮合有转动连接在半圆筒外侧壁上的第三齿轮，所述第三齿轮的转轴同轴连接一转动手柄；

所述圆筒内底面上连接有第三压电传感器，所述第三压电传感器连接控制器，满足第三压电传感器经控制器控制气泵的工作状态；

所述漏气检测装置连接外接电源。

本实用新型的优点：本实用新型通过在扇叶的输入轴上经传动装置和第一齿轮带动外齿圈的转动，同时引入了一个标准转速的转盘，转盘上的棘爪和内齿圈上的棘齿相互配合，在转盘速度恒定的情况下，内齿圈在扇叶转速停止或者变得小于安全转速时，会通过棘齿-棘爪的结构构造超越离合器的机构，一旦棘爪上的触杆触发第一压电传感器就会使第一离合器断开，此时则由第二电机提供动力同时会进行报警工作，同时还引入了漏气监测装置，大大提高了矿井通风系统的安全监测的力度，降低安全事故的发生概率，同时还可以实时得对通风系统进行实时监测，提高矿井内通风效率，保障了矿井的通风安全。

附图说明

图1为本实用新型的立体图。

图2为本实用新型去掉箱体后的立体图视角一。

图3为本实用新型去掉箱体后的主视图。

图4为本实用新型中部分结构的立体结构图。

图5为本实用新型中漏气监测装置的立体结构图。

图6为本实用新型中漏气监测装置的仰视图。

图7为本实用新型中圆筒内部结构的剖面视图。

图8为本实用新型中棘齿-棘爪结构的示意图。

附图标记：1、风管；2 、扇叶；3、第一电机；4、第一离合器；5、箱体；6、第一齿轮；7、传动装置；8、第二电机；9、外齿圈；10、转盘；11、棘齿；12、棘爪；13、第一弹簧；14、触杆；15、第一压电传感器；16、第二弹簧；17、第一报警器；18、第一皮带轮；19、第二皮带轮；20、皮带；21、半圆筒；22、密封垫；23、螺栓；24、气管；25、气泵；26、圆筒；27、活塞；28、第一齿条；29、第二齿轮；30、蜗杆；31、蜗轮；32、单向齿轮；33、第二离合器；34、第二齿条；35、挡板；36、第二压电传感器；37、第二报警器；38、第三齿条；39、第三齿轮；40、转动手柄；41、第三压电传感器。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明。

实施例一，结合附图1-8，一种矿井通风系统实时安全监测装置，包括横向设置的风管1、扇叶2和第一电机3，所述扇叶2沿轴向转动连接在风管1内，风管1内沿径向连接有一连接板，扇叶2的转轴转动穿过连接板，第一电机3固定连接在风管1内，其特征在于，所述第一电机3的输出轴与扇叶2的输入轴之间连接有一第一离合器4，第一电机3为扇叶2提供动力，将矿井内的空气向外排出，扇叶2一般设置在风管1的出口端，所述第一离合器4连接控制器，控制器可以控制第一离合器4的工作状态，当第一离合器4在工作时，第一离合器4处于闭合的状态，第一电机3带动扇叶2进行转动，当第一离合器4不工作时，其处于分离的状态，第一电机3与扇叶2之间的动力分离，第一电机3无法带动扇叶2进行转动，还包括连接在风管1外侧壁上的箱体5，所述箱体5内横向转动连接第一齿轮6，所述第一齿轮6的输入轴经传动装置7与扇叶2的输入轴连接，所述箱体5内连接有第二电机8，所述第二电机8的输出轴上转动连接一外齿圈9，所述外齿圈9与第一齿轮6啮合，外齿圈9内设置有同轴连接在第二电机8输出轴上的转盘10，外齿圈9内开有圆槽，转盘10置于圆槽内，且在第二电机8的输出轴上固定连接，外齿圈9内连接有棘齿11，所述转盘10上有连接有与所述棘齿11相配合的棘爪12，所述棘爪12与转盘10之间连接有第一弹簧13，棘轮，棘爪12和第一弹簧13构成了棘轮机构，所述棘爪12端部连接触杆14，棘齿11上连接有第一压电传感器15，所述第一压电传感器15上端连接有与触杆14相配合的第二弹簧16，满足触杆14可触发第一压电传感器15，第一压电传感器15连接控制器，且经控制器控制第一离合器4；

所述箱体5上连接有第一报警器17，所述第一报警器17连接控制器，所述第一压电传感器15经控制器控制第一离合器4和第一报警器17，在本装置在初始位置时，棘齿11和棘爪12不接触，处于分离的状态，在第一电机3在带动扇叶2的进行工作时，扇叶2经传动装置7带动第一齿轮6进行转动，第一齿轮6带动外齿圈9转动，此时，我们将第二电机8带动转盘10转动的转速设定为标准转速，此标准转速可以设定为矿井通风的极限安全风扇转速，在扇叶2经传动装置7以及第一齿轮6带动外齿圈9进行转动时，如果外齿圈9的转速大于第二电机8带动转盘10转动的速度时，即大于矿井通风的安全通风风速时，外齿圈9上的棘齿11与转盘10上的棘爪12发生相对反向转动，两者的转动互相不影响，棘齿11会不时得使棘爪12进行压缩，第一弹簧13压缩，两者脱离后，第一弹簧13恢复弹力，棘爪12回到初始位置；当外齿圈9的转速等于第二电机8带动转盘10转动的速度时，两者无相对转动即一起进行转动，棘齿11和棘爪12两者保持初始状态；当外齿圈9的转速小于第二电机8带动转盘10转动的速度时即扇叶2的转速小于矿井通风的最小安全转速，此时转盘10的带动棘爪12的转动速度大于外齿圈9上的棘齿11的转动速度，此时随着转动，棘爪12会压缩第二弹簧16，直到棘爪12上的触杆14触碰到第一压电传感器15，第一压电传感器15通过控制器控制第一离合器4处于分离的状态，此时扇叶2将不再由第一电机3带动转动，此时棘爪12会推动棘齿11带动外齿圈9转动，外齿圈9经第一齿轮6和传动装置7带动扇叶2进行转动，使扇叶2保持矿井通风的最小安全转速，与此同时，第一压电传感器15触发第一报警器17进行报警工作，提醒矿井负责安全的人员，矿井风管1内的第一电机3或者其他地方发生故障需要进行检修，在本装置使用时，我们需要隔一定的时间对箱体5内的第二电机8的标准转速进行校核，使其为矿井安全通风的最小转速，仅仅对第二电机8的校核工作比较简单，所以使用起来比较方便；

还包括外接电源，满足其为本装置供电。

实施例二，在实施例一的基础上，结合附图1-4，所述传动装置7包括套固在风扇输入轴上的第一皮带轮18和套固在第一齿轮6输入轴上的第二皮带轮19，所述第一皮带轮18和第二皮带轮19之间套设有穿过风管1的皮带20，可以在箱体5与风管1的连接部分开一个通孔，使皮带20可以穿过，传动装置7起到传动动力的作用。

实施例三，在实施例一或者实施例二的基础上，结合附图1-8，所述风管1外连接有漏气检测装置，漏气检测装置是用来监测风管1和风管1接口处的气体泄漏的情况，防止由于通风过程中的气体泄漏导致的通风效果差等问题，所述漏气检测装置包括两组相互配合的且套设在风管1外侧壁上的半圆筒21，所述半圆筒21与风管1之间设置有密封垫22，两组半圆筒21经螺栓23进行配合连接，两组半圆筒21组成一个完整的筒形结构盖合在需要监测的风管1外侧，两组半圆筒21与风管1组成一个腔式的结构，且在两半圆筒21之间连接有密封垫22，以及在半圆筒21与风管1接触的地方也设置有密封垫22，确保腔室内的气密性，其中一个半圆筒21的外侧壁上连通一气管24，所述气管24的另一端连接有固定在半圆筒21外侧壁上的气泵25，所述气泵25连接控制器，满足控制器控制气泵25的工作状态，气泵25通过气管24对两半圆筒21与风管1组成腔室进行气体抽取的工作，气泵25连接有控制器，打开气泵25的开关会对腔室内的气体进行抽取，控制器上设置有控制程序，使气泵25抽取一定的气体，腔室的内部压强降低到一定数值时，停止抽气，或者在控制器上设置抽气计时，计时结束，抽气完毕；另一所述半圆筒21的外侧壁上连通一轴向设置的圆筒26，所述圆筒26内同轴连接有一活塞27，满足活塞27可根据其两侧的压力进行轴向移动，且活塞27的气密性良好，所述活塞27朝着圆筒26的开口端的一侧连接有一沿轴向滑动配合在圆筒26左端的第一齿条28，圆筒26的左端的下方设置有滑道，第一齿条28上设置有与滑道相配合的滑条，限制第一齿条28只能相对于圆筒26的轴向进行位移，所述第一齿条28的上端啮合有纵向转动连接在半圆筒21外侧壁上的第二齿轮29，所述第二齿轮29同轴连接有一蜗杆30，所述蜗杆30的上端啮合有横向转动连接在半圆筒21外侧壁上的蜗轮31，所述蜗轮31的左方同轴心设置有横向转动连接在半圆筒21外侧壁上的单向齿轮32，单向齿轮32包括一套固在转轴上的单向轴承，然后单向轴承外套固一齿轮，单向齿轮32满足其只传递一个方向上的动力，所述单向齿轮32和蜗轮31的转轴之间连接有第二离合器33，第二离合器33连接控制器，控制器控制第二离合器33的工作状态，当第二离合器33在工作时，第二离合器33处于闭合的状态，蜗轮31和单向齿轮32之间可以实现动力传递，当第二离合器33不工作时，其处于分离的状态，蜗轮31和单向齿轮32之间的动力分离，无法传递动力，所述单向齿轮32上端啮合有周向滑动配合在半圆筒21外侧壁上的第二齿条34，第二齿条34为弧形的，第二齿条34轴向滑动配合在半圆筒21的外侧壁上，半圆筒21的外侧壁上周向开有截面为T型的弧形槽，第二齿条34的下端设置有T型的滑块与弧形槽相配合，满足第二齿条34只沿半圆筒21的周向进行移动，所述第二齿条34的左端连接有竖向设置的挡板35，所述挡板35上连接有第二压电传感器36，所述第二压电传感器36连接控制器，且经控制器控制连接在半圆筒21上的第二报警器37进行工作，一旦第二压电传感器36触发，其通过控制器控制第二报警器37进行工作，提醒工作人员有气体泄漏的情况，所述第二齿条34和挡板35满足第二齿条34运动到极限位置时，挡板35正处于第一齿条28的左端，此时是为了确保在初始位置时，挡板35上的第二压电传感器36不整处于第一齿条28的左端，使得第一齿条28在初始位置不会触发第二压电传感器36，所述挡板35的左端连接有一沿半圆筒21外侧壁周向滑动配合的第三齿条38，所述第三齿条38的下端啮合有转动连接在半圆筒21外侧壁上的第三齿轮39，所述第三齿轮39的转轴同轴连接一转动手柄40，在气泵25对腔室内的气体进行抽取工作结束后，此时腔室内的压强变小，外界压强大于腔室内的压强，此时会推动活塞27向右移动，活塞27带动第一齿条28先左移动，随着第一齿条28向左移动，驱动第二齿轮29带动蜗杆30进行转动，蜗杆30带动蜗轮31进行转动，与此同时，通过控制器控制第二离合器33处于闭合的状态，蜗轮31带动单向齿轮32进行转动，单向齿轮32带动第二齿条34进行移动，带动挡板35上的第二压电传感器36处于第一齿条28的正左端，此时第二齿条34处于极限位置，且由于单向齿轮32只传递单向动力且活塞27两侧受压强作用不会发生反向的转动，挡板35会被限制在当前位置，一旦风管1发生气体的泄漏，通风效果降低，腔室内部的压强恢复到与外界压强等同时，活塞27会被推动先左移动，触碰到第二压电传感器36，第二压电传感器36会通过控制器控制第二报警器37进行报警工作，工作人员会对风管1进行维修更换，在下次使用之前，通过控制器使第二离合器33处于分离的状态，转动驱动手柄，驱动手柄带动第三齿轮39转动，第三齿轮39通过第三齿条38带动挡板35回到初始位置，以便下次继续使用；

所述圆筒26内底面上连接有第三压电传感器41，所述第三压电传感器41连接控制器，满足第三压电传感器41经控制器控制气泵25的工作状态，在活塞27进行向右移动的过程中，当活塞27先右运动到极限位置时，会触发第三压电传感器41，第三压电传感器41会通过控制器控制气泵25停止，此时说明活塞27已移动到极限位置，不需要再进行抽气工作；

所述漏气检测装置连接外接电源；

特别地，我们可以利用气泵25的抽气检测风管1是否漏气，如果在单位时间对风管1进行抽气，如果风管1不存在泄漏，此时会触发第三压电传感器41，使其通过控制器控制停止，如果风管1在一开始就存在泄漏，则单位时间内不能触发第三传感器，说明风管1存在泄漏的情况，此时控制器也会触发第二报警器37，提醒通风安全监测人员存在风管1泄漏的情况，当然了，本装置还可以检测风管1的接口处是否存在上述情况。

使用本实用新型时，首先，使第一离合器4处于闭合状态，第一电机3会带动扇叶2进行转动，对矿井进行通风，同时会经过传动装置7和第一齿轮6带动外齿圈9进行转动，如果外齿圈9的转速大于第二电机8带动转盘10转动的速度时，外齿圈9上的棘齿11与转盘10上的棘爪12发生相对反向转动，两者的转动互相不影响，棘齿11会不时得使棘爪12进行压缩，第一弹簧13压缩，两者脱离后，第一弹簧13恢复弹力，棘爪12回到初始位置；当外齿圈9的转速等于第二电机8带动转盘10转动的速度时，两者无相对转动即一起进行转动，棘齿11和棘爪12两者保持初始状态；当外齿圈9的转速小于第二电机8带动转盘10转动的速度时即扇叶2的转速小于矿井通风的最小安全转速，此时随着转动，棘爪12会压缩第二弹簧16，直到棘爪12上的触杆14触碰到第一压电传感器15，第一压电传感器15通过控制器控制第一离合器4处于分离的状态，此时扇叶2将不再由第一电机3带动转动，此时棘爪12会推动棘齿11带动外齿圈9转动，外齿圈9经第一齿轮6和传动装置7带动扇叶2进行转动，使扇叶2保持矿井通风的最小安全转速，与此同时，第一压电传感器15触发第一报警器17进行报警工作，提醒矿井负责安全的人员；

在使用漏气检测装置时，将两个半圆筒21盖合在风管1或者风管1的接口处，然后用螺栓23进行紧固，且半圆筒21组成的腔室密闭，通过控制器打开气泵25对腔室进行抽气，如果风管1存在泄漏，则单位时间内不能触发第三传感器，说明风管1存在泄漏的情况，此时控制器会触发第二报警器37，提醒通风安全监测人员存在风管1泄漏的情况，如果在一开始不存在泄漏，气泵25对腔室内的气体进行抽取工作，当活塞27先右运动到极限位置时，会触发第三压电传感器41，第三压电传感器41会通过控制器控制气泵25停止，此时腔室内的压强变小，外界压强大于腔室内的压强，此时会推动活塞27向右移动，活塞27带动第一齿条28先左移动，随着第一齿条28向左移动，驱动第二齿轮29带动蜗杆30进行转动，蜗杆30带动蜗轮31进行转动，与此同时，通过控制器控制第二离合器33处于闭合的状态，蜗轮31带动单向齿轮32进行转动，单向齿轮32带动第二齿条34进行移动，带动挡板35上的第二压电传感器36处于第一齿条28的正左端，此时第二齿条34处于极限位置，且由于单向齿轮32只传递单向动力且活塞27两侧受压强作用不会发生反向的转动，挡板35会被限制在当前位置，一旦风管1发生气体的泄漏，腔室内部的压强恢复到与外界压强等同时，活塞27会被推动先左移动，触碰到第二压电传感器36，第二压电传感器36会通过控制器控制第二报警器37进行报警工作，提醒通风安全监测人员存在泄漏危险，工作人员会对风管1进行维修更换，在下次使用之前，通过控制器使第二离合器33处于分离的状态，转动驱动手柄，驱动手柄带动第三齿轮39转动，第三齿轮39通过第三齿条38带动挡板35回到初始位置，以便下次继续使用。