CN110101991B - 一种煤矿用车载自喷水灭火系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于煤矿井下作业领域，公开了一种煤矿用车载自喷水灭火系统，包括储水箱、储气罐以及若干设于发动机舱室内的喷头，车辆防爆柴油机上的空气压缩机经单向阀后连接储气罐的进气口，储气罐的出气口分别连接至并联的手动灭火阀和自动灭火阀的进气口，手动灭火阀和自动灭火阀的出气口连接有三条回路，第一路连接至发动机的断油缸和断气缸，第二路连接加压阀，加压阀连接储水箱，第三路连接气控换向阀，气控换向阀设于储水箱和喷头之间的连接回路上。该系统灭火介质为水，由防爆车辆上自带的储气罐作为加压气源，同时没有电气元件，便于在煤矿井下车辆中广泛推广，对提高车辆运行的安全性有重要意义。

Description

一种煤矿用车载自喷水灭火系统

技术领域

本发明属于煤矿井下作业领域，具体涉及一种煤矿用车载自喷水灭火系统。

背景技术

煤矿井下防爆柴油机驱动车辆运行过程中，发动机的表面温度高，平时维护保养过程中，其表面难免存积油污(包括柴油、机油、液压油等)，加之在巷道长时间运行，表面也会堆积大量的煤炭粉尘，如果发动机偶尔缺水运行，表面温度会迅速升高，机体甚至会烧红，最终会引燃油污、粉尘等可燃物，产生明火，由于井下巷道中通风量大，空间狭窄，如果灭火不及时，火势会迅速扩大，很难扑灭，同时井下空气中还含有瓦斯，扑灭不及时可能会引发瓦斯爆炸，造成更严重的损失。煤矿安全规程规定井下车辆需安装8KG灭火器，井下人员对灭火器的维护保养不到位导致部分灭火器失效，同时一旦着火使用该灭火器时需要人工对准起火点进行灭火，紧急情况下对灭火人员的心理素质要求高，不易准确有效的将起火点扑灭。目前部分井下防爆车辆配备了防爆电控自动干粉/泡沫灭火系统，其系统组成复杂、容易误动作、成本较高、灭火能力有限，一旦启动，一次性喷完，过程无法终止；喷完后需要重新灌装，较为复杂，维护成本较高。

而目前所涉及的载灭火系统，均属于路面车辆配置，采用电控的方式进行预警和执行，由于煤矿井下有严格的防爆要求，因此现有的专利内容不能直接应用于井下矿用车辆。现有文献及相关专利中也有部分涉及煤矿防灭火系统，但也只限于煤矿井下巷道中应用，不能用于车载。

发明内容

本发明为了解决煤矿井下防爆柴油机驱动车辆缺乏安装有效的灭火系统的问题，进而提供了一种煤矿用车载自喷水灭火系统。

本发明采用如下技术方案：

一种煤矿用车载自喷水灭火系统，包括储水箱、储气罐以及若干设于发动机舱室内的喷头，车辆防爆柴油机上的空气压缩机经单向阀后连接储气罐的进气口，储气罐的出气口分别连接至并联的手动灭火阀和自动灭火阀的进气口，手动灭火阀和自动灭火阀的出气口连接有三条回路，第一路连接至发动机的断油缸和断气缸，第二路连接加压阀，加压阀连接储水箱，第三路连接气控换向阀，气控换向阀设于储水箱和喷头之间的连接回路上。

发动机舱室内的两个高温点处(增压器和空气压缩机)分别设有温度探测器，温度探测器与自动灭火阀的控制口连接。

所述加压阀包括用于防止储水箱中水倒流至气体管路中的单向阀、用于实时显示压力的压力表、用于限定储水箱中最大气体压力的安全阀以及用于降低储气罐中流向储水箱中的加压压力的减压阀，单向阀、压力表、安全阀和减压阀依次连接。

所述储气罐底部安装有放水阀。

所述手动灭火阀的结构形式为手动带定位，手动操作后，松手后该阀仍可以定位在开启状态，当火势熄灭后，能够通过手动将该阀进行复位。

自动灭火阀的结构形式为气动带定位，一旦换向后，该阀将定位在开启状态，灭火后，该阀仍需手动复位。

该系统的控制过程如下：

1）储气罐中的高压气体在车辆启动时为气启动马达提供高压气体，同时车辆防爆柴油机上附带的空气压缩机经单向阀向储气罐中充高压气体，直到气体压力达到设定值；

2）当温度探测器所在位置的温度超出极限温度时，温度探测器内的热敏释压元件爆裂，温度探测器内部的高压气囊被打开，管道内的压力升高，从而推动自动灭火阀动作；或者当温度探测器没有感知到的区域有明火产生的情况下，驾驶人员按下手动灭火阀；

3）当手动灭火阀和自动灭火阀中的任意一个阀动作后，储气罐中的高压气体迅速通过灭火阀进入断油缸和断气缸，断油缸切断发动机的柴油供给，断气缸切断发动机的进气，二者同时作用，从而强制发动机熄火，制止火势的扩散；同时，高压气体流经加压阀，高压气体经减压后进入密闭储水箱，从而实现水的加压，储气罐中的高压气体同时到达气控换向阀，该阀换向后，储水箱中的水流经该阀通过布置在发动机舱室的喷头，自动向高温点进行喷淋，从而起到灭火效果。

由于防爆柴油机采用气启动系统，因此整车配备有储气罐，柴油机上附带的空气压缩机可以给储气罐充气，因此有稳定的气源。其他矿用车辆如需使用，需单独配备空气压缩机和储气罐。

本发明具有如下有益效果：

1）该自喷水灭火装置采用了水作为降温灭火介质，通过防爆车辆自带的储气罐进行加压实现喷淋，维护保养成本低，易于实现；

2）该自喷水灭火装置可以实现手动/自动控制灭火，二者采用并联连接，互相独立作用；

3）该自喷水灭火装置的压力在储水箱可承受最大压力范围内可进行调节，从而控制水量的大小；

4）该装置具有操作简便，成本低的优点，充分利用车辆上现有的高压气体进行加压实现自喷水灭火，具有可操作性。同时具备自动灭火和手动灭火功能，对操作人员的要求低，便于推广应用；

5）该装置可以应用于全部矿用防爆柴油机车辆上，增加该装置可以及时的消灭明火或对高温处进行喷水降温，降低了火势扩大的可能性，从而避免了大面积着火引发的人员、设备损失，可产生显著的经济效益。

附图说明

图1为本发明的系统原理图；

图2为加压阀的组成原理图；

图中：1、储水箱； 2、放水阀门； 3、加压阀； 4、断油缸；5、断气缸； 6、气控换向阀；7、自动灭火阀； 8、手动灭火阀； 9、储气罐；10、安全阀； 11、放水阀； 12、温度探测器； 13、喷头；14、储气罐单向阀；15、空气压缩机；16、单向阀；17、压力表；18、安全阀；19、减压阀。

具体实施方式

结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1所示的煤矿用车载自喷水灭火系统，包括储水箱1、储气罐9以及若干设于发动机舱室内的喷头13，车辆防爆柴油机上的空气压缩机15经单向阀14后连接储气罐9的进气口，储气罐9的出气口分别连接至并联的手动灭火阀8和自动灭火阀7的进气口，手动灭火阀8和自动灭火阀7的出气口连接有三条回路，第一路连接至发动机的断油缸4和断气缸5，第二路连接加压阀3，加压阀3连接储水箱1，第三路连接气控换向阀6，气控换向阀6设于储水箱1和喷头13之间的连接回路上。

该系统的特征如下：

(1)防爆柴油机车辆通常采用气启动系统，储气罐9中的高压气体在车辆启动时为气启动马达提供高压气体，同时防爆柴油机上附带的空气压缩机15经单向阀14向储气罐9中充高压气体，直到气体压力达到设定值。储气罐9上连接有安全阀10，限定储气罐的最高压力，确保使用安全。储气罐9的底部还装有防水阀11，由于井下环境潮湿，运行一段时间后，储气罐9中会积蓄水，如果不及时放水会影响气罐的有效容积。

(2)根据运行测试数据，在发动机舱室的两个高温点处，布置有两个温度探测器12。该温度探测器只对热量起反应，如果其所在位置的温度超出极限温度时，探测器内的热敏释压元件爆裂，探测器内部的高压气囊被打开，管道内的压力升高，从而推动自动灭火阀7动作。

(3)手动灭火阀8用于温度探测器12没有感知到的区域有明火产生的情况下，驾驶人员按下手动灭火阀8，可以实现灭火。

(4)手动灭火阀8和自动灭火阀7采用并联连接的方式，这样两者动作互不影响，任意一个阀门开启后，都能实现灭火。

(5)储气罐9的出气分别连接至手动灭火阀8和自动灭火阀7 的进气口。手动灭火阀8和自动灭火阀7 的出气口分成3路与后面的管路连接。第1路连接至发动机的断油缸4和断气缸5，断油缸4可以切断发动机的柴油供给，断气缸5则可以切断发动机的进气，二者同时作用，可使发动机快速熄火，能有效及时的制止火势的扩散。第2路连接至加压阀3，高压气体通过加压阀减压后，作用至密闭的储水箱1，从而产生水压。第3路连接至气控换向阀6，灭火阀动作后，产生的压力迫使气控换向阀6动作，使储水箱中的高压水流经该阀，向布置在发动机舱室的喷头13供水，从而实现灭火。

(6)手动灭火阀8的结构形式为手动带定位，手动操作后，松手后该阀也可以定位在开启状态，当火势熄灭后，可以手动将该阀进行复位。

(7)自动灭火阀7的结构形式为气动带定位，温度探测器12中的高压气囊爆破产生压力后，可使自动灭火阀7换向，一旦换向后，该阀将定位在开启状态，灭火后，该阀仍需手动复位。

(8)加压阀3的组成原理如图2所示。由单向阀、压力表、减压阀、安全阀等4个部件组成。减压阀19用于降低储气罐9中流向储水箱1中的加压压力。储水箱1属于低压密闭压力容器，其能承受的最大压力较低，一般低于3bar，而储气罐9中的最大气体压力可达8bar，因此为确保使用安全性，需对储气罐中的压力进行减压。减压阀19的压力可以手动调节，其下游的压力表17可以实时的显示减压压力，同时也可以达到调节水压的目的。为确保安全，安全阀18用于限定储水箱1中的最大气体压力，保证即使减压阀19损坏，也不会由于气体压力过高而导致储水箱1变形。单向阀16用于防止储水箱1中的水，倒流至气体管路中，影响相关气动件的使用寿命。

(9)车载自喷水灭火系统的工作流程如下：手动灭火阀8和自动灭火阀7中有任意一个动作，储气罐9中的高压气体迅速通过灭火阀，进入断油缸4和断气缸5，强制发动机熄火，同时流经加压阀，经减压后进入密闭储水箱1，从而实现水的加压，储气罐9中的高压气体同时到达气控换向阀6，该阀换向后，储水箱1中的水流经该阀通过布置在发动机舱室的喷头，自动向高温点进行喷淋，从而起到灭火效果。

本发明所述低成本车载式自喷水灭火系统，同时也可手动启动灭火系统，其灭火介质为水，由防爆车辆上自带的储气罐作为加压气源，通过布置在发动机舱室的温度探测器检测是否局部有高温，如果温度超标，温度探测器动作，触发相关控制阀动作，最终将经过加压的水喷淋至高温点，起到降温灭火的效果。该装置具有操作简单，易于维护保养，灭火介质成本低的优点，同时没有电气元件，便于在煤矿井下车辆中广泛推广，对提高车辆运行的安全性有重要意义。

Claims (6)

1.一种煤矿用车载自喷水灭火系统，其特征在于，包括储水箱（1）、储气罐（9）以及若干设于发动机舱室内的喷头（13），车辆防爆柴油机上的空气压缩机（15）经单向阀（14）后连接储气罐（9）的进气口，储气罐（9）的出气口分别连接至并联的手动灭火阀（8）和自动灭火阀（7）的进气口，手动灭火阀（8）和自动灭火阀（7）的出气口连接有三条回路，第一路连接至发动机的断油缸（4）和断气缸（5），第二路连接加压阀（3），加压阀（3）连接储水箱（1），第三路连接气控换向阀（6），气控换向阀（6）设于储水箱（1）和喷头（13）之间的连接回路上；

发动机舱室内的增压器和空气压缩机两个高温点处分别设有温度探测器（12），温度探测器（12）与自动灭火阀（7）控制口连接；该温度探测器（12）只对热量起反应，如果其所在位置的温度超出极限温度时，温度探测器（12）内的热敏释压元件爆裂，温度探测器（12）内部的高压气囊被打开，管道内的压力升高，从而推动自动灭火阀（7）动作。

2.根据权利要求1所述的煤矿用车载自喷水灭火系统，其特征在于，所述加压阀（3）包括用于防止储水箱（1）中水倒流至气体管路中的单向阀（16）、用于实时显示压力的压力表（17）、用于限定储水箱（1）中最大气体压力的安全阀（18）以及用于降低储气罐（9）中流向储水箱（1）中的加压压力的减压阀（19），单向阀（16）、压力表（17）、安全阀（18）和减压阀（19）依次连接。

3.根据权利要求2所述的煤矿用车载自喷水灭火系统，其特征在于，所述储气罐（9）底部安装有放水阀（11）。

4.根据权利要求3所述的煤矿用车载自喷水灭火系统，其特征在于，所述手动灭火阀（8）的结构形式为手动带定位，手动操作后，松手后该阀仍可以定位在开启状态，当火势熄灭后，能够通过手动将该阀进行复位。

5.根据权利要求4所述的煤矿用车载自喷水灭火系统，其特征在于，自动灭火阀（7）的结构形式为气动带定位，一旦换向后，该阀将定位在开启状态，灭火后，该阀仍需手动复位。

6.根据权利要求5所述的煤矿用车载自喷水灭火系统，其特征在于，该系统的控制过程如下：

1）储气罐（9）中的高压气体在车辆启动时为气启动马达提供高压气体，同时车辆防爆柴油机上附带的空气压缩机（15）经单向阀（14）向储气罐（9）中充高压气体，直到气体压力达到设定值；

2）当温度探测器（12）所在位置的温度超出极限温度时，温度探测器（12）内的热敏释压元件爆裂，温度探测器（12）内部的高压气囊被打开，管道内的压力升高，从而推动自动灭火阀（7）动作；或者当温度探测器（12）没有感知到的区域有明火产生的情况下，驾驶人员按下手动灭火阀（8）；

3）当手动灭火阀（8）和自动灭火阀（7）中的任意一个阀动作后，储气罐（9）中的高压气体迅速通过灭火阀进入断油缸（4）和断气缸（5），断油缸（4）切断发动机的柴油供给，断气缸（5）切断发动机的进气，二者同时作用，从而强制发动机熄火，制止火势的扩散；同时，高压气体流经加压阀（3），高压气体经减压后进入密闭储水箱（1），从而实现水的加压，储气罐（9）中的高压气体同时到达气控换向阀（6），该阀换向后，储水箱（1）中的水流经该阀通过布置在发动机舱室的喷头（13），自动向高温点进行喷淋，从而起到灭火效果。

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