一种自发电瓦斯预警定位救援装置及其摩擦发电装置的制作方法

本发明属于矿用井下预警救援，具体涉及一种自发电瓦斯预警定位救援装置及其摩擦发电装置。

背景技术：

1、煤矿井下施工瓦斯泄露，发生灾害时无法及时精准施救。由于井下特殊的工作环境，大型装置安装维修困难，且用电复杂，普通的井下监测设备依靠专用电池设备，体积较大，电池更换维修困难，在遇到井下塌方等事故时，地面人员只能预测大致方位，无法精确定位被困人员，耽误救援时间。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的是提供一种自发电瓦斯预警定位救援装置及其摩擦发电装置，通过对部件结构的合理设置，反复按压发电按钮将机械能转化为电能，摩擦发电装置发电并向报警单元和定位模块供电，当瓦斯浓度超标时，报警单元报警，同时定位模块发送位置信息和求救信号，整个过程通过按压发电按钮就可以在井下遇险时实现人员的精确定位，瓦斯浓度超标预警等，井下供电方便，整个装置小巧可佩带在下井人员腰间方便佩戴。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案包括：

3、一种摩擦发电装置，包括平行设置的第一基底和第二基底，在第一基底和第二基底的相对面分别设有第一发电复合层和第二发电复合层；还包括设在第一基底和第二基底间的弹性支撑构件，当弹性支撑构件呈压缩状态时第一发电复合层和第二发电复合层相接触。

4、优选的，第一发电复合层包括设在第一基底上的正摩擦电极层，正摩擦电极层与第一基底间设有正电极板；第二发电复合层包括设在第二基底上的负摩擦电极层，负摩擦电极层与第二基底间设有负电极板；正电极板、正摩擦电极层、负电极板和负摩擦电极层均与第一基底和第二基底平行，当弹性支撑构件呈压缩状态时正摩擦电极层和负摩擦电极层摩擦接触。

5、优选的，正摩擦电极层和负摩擦电极层的表面积相等、且正摩擦电极层和负摩擦电极层的接触面等于其表面积。

6、优选的，正电极板和负电极板均为铜电极。

7、优选的，正摩擦电极层由纳米级聚四氟乙烯颗粒涂抹在正电极板表面，负摩擦电极层由氟化改性橡胶粉涂抹在负电极板表面。

8、优选的，弹性支撑构件包括多个弹簧，弹簧轴线垂直于第一基底和第二基底。

9、一种自发电瓦斯预警定位救援装置，包括壳体、发电按钮、摩擦发电装置、报警单元和定位模块；摩擦发电装置为本申请公开的摩擦发电装置，摩擦发电装置位于壳体内，发电按钮位于摩擦发电装置上方的壳体上、且发电按钮与第一基底接触，当下压发电按钮时第一发电复合层和第二发电复合层摩擦接触；摩擦发电装置分别与报警单元和定位模块电连接。

10、优选的，还包括电池，电池分别与报警单元和定位模块电连接，且摩擦发电装置也与电池电连接。

11、优选的，还包括设在壳体侧壁的开关，开关用于控制电池与报警单元和定位模块电连接的连通/断开。

12、优选的，报警单元包括瓦斯浓度传感器，还包括与瓦斯浓度传感器连接的蜂鸣器和警示灯。

13、与现有技术相比，本发明的优点为：

14、(1)本发明的摩擦发电装置，通过对部件结构的合理设置，需要电能时反复按压第一基底使得第一发电复合层和第二发电复合层反复摩擦接触和分离以产生电能，将其应用到瓦斯预警定位救援装置时用以手动提供电能，避免由于电池没电导致救援预警失效，整体结构易实施。

15、(2)本发明的摩擦发电装置，通过对部件结构的合理设置，正摩擦电极层由纳米级聚四氟乙烯(teflon)颗粒涂抹在铜电极(正)上、粒径分布约为小于150μm，纳米结构可以增大正摩擦层表面接触面积，有利于摩擦层表面电荷交换，提高发电效率；负摩擦电极层由氟化改性橡胶粉(fnbr)涂抹在铜电极(负)上极大地增加了胶粉表面的粗糙度，使其具有更多的电荷吸附位点，能大大提高摩擦电极表面的电荷量进而提升摩擦纳米发电机的输出性能。

16、(3)本发明的自发电瓦斯预警定位救援装置，通过对部件结构的合理设置，通过反复按压发电按钮将机械能转化为电能，摩擦发电装置发电并向报警单元和定位模块供电，当瓦斯浓度超标时，报警单元报警，同时定位模块发送位置信息和求救信号，整个过程通过按压发电按钮就可以在井下遇险时实现人员的精确定位，瓦斯浓度超标预警等，井下供电方便，整个装置小巧可佩带在下井人员腰间方便佩戴。

17、(4)本发明的自发电瓦斯预警定位救援装置，通过对部件结构的合理设置，电池用于给报警单元和定位模块供电，同时摩擦发电装置也可向电池蓄电，即摩擦发电装置将机械能转换为电能，并储存在防爆电池内形成双供电系统应对井下复杂条件。

技术特征：

1.一种摩擦发电装置，其特征在于，包括平行设置的第一基底(1)和第二基底(2)，在第一基底(1)和第二基底(2)的相对面分别设有第一发电复合层(3)和第二发电复合层(4)；

2.如权利要求1所述的摩擦发电装置，其特征在于，所述第一发电复合层(3)包括设在第一基底(1)上的正摩擦电极层(3-2)，正摩擦电极层(3-2)与第一基底(1)间设有正电极板(3-1)；

3.如权利要求2所述的摩擦发电装置，其特征在于，所述正摩擦电极层(3-2)和负摩擦电极层(4-2)的表面积相等、且正摩擦电极层(3-2)和负摩擦电极层(4-2)的接触面等于其表面积。

4.如权利要求3所述的摩擦发电装置，其特征在于，所述正电极板(3-1)和负电极板(4-1)均为铜电极。

5.如权利要求4所述的摩擦发电装置，其特征在于，所述正摩擦电极层(3-2)由纳米级聚四氟乙烯颗粒涂抹在正电极板(3-1)表面，所述负摩擦电极层(4-2)由氟化改性橡胶粉涂抹在负电极板(4-1)表面。

6.如权利要求1-5任一所述的摩擦发电装置，其特征在于，所述弹性支撑构件(5)包括多个弹簧，弹簧轴线垂直于第一基底(1)和第二基底(2)。

7.一种自发电瓦斯预警定位救援装置，其特征在于，包括壳体(a)、发电按钮(b)、摩擦发电装置(c)、报警单元(d)和定位模块(e)；

8.如权利要求7所述的自发电瓦斯预警定位救援装置，其特征在于，还包括电池(f)，所述电池(f)分别与报警单元(d)和定位模块(e)电连接，且摩擦发电装置(c)也与电池(f)电连接。

9.如权利要求8所述的自发电瓦斯预警定位救援装置，其特征在于，还包括设在壳体(a)侧壁的开关(h)，所述开关(h)用于控制电池(f)与报警单元(d)和定位模块(e)电连接的连通/断开。

10.如权利要求7-9任一所述的自发电瓦斯预警定位救援装置，其特征在于，所述报警单元(d)包括瓦斯浓度传感器，还包括与瓦斯浓度传感器连接的蜂鸣器和警示灯(g)。

技术总结
一种自发电瓦斯预警定位救援装置及其摩擦发电装置，包括平行设置的第一基底和第二基底，在第一基底和第二基底的相对面分别设有第一发电复合层和第二发电复合层；还包括设在第一基底和第二基底间的弹性支撑构件，当弹性支撑构件呈压缩状态时第一发电复合层和第二发电复合层相接触。通过对部件结构的合理设置，反复按压发电按钮将机械能转化为电能，摩擦发电装置发电并向报警单元和定位模块供电，当瓦斯浓度超标时，报警单元报警，同时定位模块发送位置信息和求救信号，整个过程通过按压发电按钮就可以在井下遇险时实现人员的精确定位，瓦斯浓度超标预警等，井下供电方便，整个装置小巧可佩带在下井人员腰间方便佩戴。

技术研发人员：李骏
受保护的技术使用者：中煤科工西安研究院（集团）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10