一种煤矿井下电驱车用电气隔离开关自动操作装置的制作方法

1.本发明涉及一种煤矿井下电驱车用电气隔离开关自动操作装置，属于煤矿井下新能源运输车辆技术领域。


背景技术：

2.矿井下使用的电驱动车辆，依靠蓄电池为整机提供动力电源，通过隔离开关来控制整机电源的通断，在车辆运行过程中瞬时电流最高可达2000a，由于车辆在煤矿井下处于不断移动过程中，对断路器的可靠性及火花的控制提出更高的要求，断路器的接触良好与否决定了整车的可靠性。如果在断路器操作过程中不能快速脱离或吸合将造成隔离开关粘连，极易造成隐患。
3.目前，电驱车辆的隔离开关普遍采用手动操作或电动操作的模式。手动操作开关布置较为繁琐，操作机构位于驾驶室内，且布置不合理将造成操作人员用力过大导致开关损坏，此外，手操隔离开关具有阻力大、手操布置困难、软轴易损坏等缺点；电动操作的开关前端必须从蓄电池端供应24v低压电源，供隔爆操作箱内电动操作机构的回转运动，以推动隔离开关的吸合，造成断路器不能完全切断整车电源，存在安全隐患。
4.因此如何实现断路器隔离开关吸合过程快速、安全、有效成为隔离开关自动操作机构需要解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明克服针对目前煤矿井下电驱车辆断路器开关需要手动操作和安全性差的缺点，提供了一种煤矿井下电驱车用电气隔离开关自动操作装置，通过布置于驾驶室或者远程操作点动按钮实现气缸和执行元件动作，完成隔离开关的通断，为煤矿井下电驱车辆实现无人化、智能化发展奠定了一定的基础。
6.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种煤矿井下电驱车用电气隔离开关自动操作装置，包括：执行机构、转动销轴、回转摆臂、阻尼弹簧和伸缩气缸；所述伸缩气缸的一端固定在隔离箱箱体上，另一端与所述回转摆臂的一端转动连接；所述阻尼弹簧设置在所述伸缩气缸与所述回转摆臂之间；回转摆臂的另一端设置有转动销轴，所述转动销轴穿过隔离箱箱体与设置在所述隔离箱箱体内的执行机构连接，隔离开关的操作杆固定设置在所述执行机构上，所述执行机构用于将通过转动销轴所述回转摇臂的转动转换为直线运动，进而实现所述隔离开关的吸合与脱开。
7.所述执行机构包括安装座、摇臂、摆臂和平动机构，所述摇臂的一端与所述转动销轴连接，另一端与所述摆臂的一端铰接，所述摆臂的另一端与所述平动机构铰接，所述安装座上设置有导向轨道，所述平动机构设置在所述导向轨道上，隔离开关的操作杆固定设置在所述平动机构上。
8.所述执行机构还包括摇臂安装支架，所述摇臂安装支架固定设置在安装座上，所述摇臂通过转动销轴设置在所述摇臂安装支架上。
9.所述转动销轴为截面的方形销轴。
10.所述回转摆臂的回转角度为90
°
。
11.所述的一种煤矿井下电驱车用电气隔离开关自动操作装置，还包括气缸控制单元，所述气缸控制单元包括：气罐、溢流阀、截止阀、单向阀、气动阀组；
12.所述气罐的输出端通过溢流阀、截止阀、单向阀、气动阀组与伸缩气缸连接，所述气动阀组的控制端设置在电驱车驾驶室内。
13.本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
14.本发明提供了一种煤矿井下电驱车用电气隔离开关自动操作装置，具有可远程操作、便捷省力、无污染、气缸输出力可调节等优点，改进了手动操作的阻力大、手操布置困难、软轴易损坏和电操机构不安全等问题，且可靠性增加，成本降低，相比原先的电动操作机构节约成本70％。随着国家对煤炭安全生产和绿色开采的要求进一步提高，目前国内煤矿对防爆新能源车辆的需求大约为500台左右，由此大约每年可节约成本200-250万元。
附图说明
15.图1为本发明实施例提供的一种煤矿井下电驱车用电气隔离开关自动操作装置的剖视图；
16.图2为本发明实施例提供的一种煤矿井下电驱车用电气隔离开关自动操作装置的俯视图；
17.图3为本发明实施例中执行机构的结构示意图；
18.图4为本发明实施例中伸缩气缸的控制原理图；
19.图中，1-隔离箱箱体，2-隔离开关、3-执行机构、4-转动销轴、5-回转摆臂、6-阻尼弹簧、7-气缸，8-气罐、9-溢流阀、10-截止阀、11-单向阀、12-气动阀组，13-安装座、14-摇臂安装支架、15-摇臂、16-摆臂、17-平动机构，18-耳板，19-转轴。
具体实施方式
20.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；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。
21.如图1～2所示，本发明实施例提供了一种煤矿井下电驱车用电气隔离开关自动操作装置，包括：执行机构3、转动销轴4、回转摆臂5、阻尼弹簧6和伸缩气缸7；所述伸缩气缸7的一端固定在隔离箱箱体1上，另一端通过阻尼弹簧6与所述回转摆臂5的一端转动连接；所述阻尼弹簧6设置在所述伸缩气缸7与所述回转摆臂5之间；回转摆臂5的另一端设置有转动销轴4，所述转动销轴4穿过隔离箱箱体1与设置在所述隔离箱箱体1内的执行机构3连接，隔离开关的操作杆固定设置在所述执行机构3上，所述执行机构3用于将通过转动销轴4所述回转摇臂5的转动转换为直线运动，进而实现所述隔离开关的吸合与脱开。
22.本实施例中，回转摆臂5和气缸7之间安装有用于克服气缸的惯性力的阻尼弹簧6，由于气缸相应速度较快，所带来的冲击力也较大，通过设置阻尼弹簧，不仅能保证在推出初始阶段有缓冲和较快的响应，也可保证在隔离开关即将完全闭合时减小过大的冲击，并借
助弹簧的张力和隔离开关的运动趋势顺势将隔离开关闭合或脱开。
23.具体地，如图2所示，本实施例中，回转摆臂5的另一端固定连接有转轴19，转轴19可以通过轴承设置在隔离箱箱体1上，转动销轴4的顶部与所述转轴19连接，底部与所述执行机构3连接，进而将回转摆臂5的转动动力传输至执行机构3。
24.进一步地，所述隔离箱箱体上设置有耳板18，所述伸缩气缸7的一端固定在隔离箱箱体1上的耳板18上。
25.具体地，如图3所示，本实施例中，所述执行机构3包括安装座13、摇臂15、摆臂16和平动机构17，所述摇臂15的一端与所述转动销轴4连接，另一端与所述摆臂16的一端铰接，所述摆臂16的另一端与所述平动机构17铰接，所述安装座13上设置有导向轨道，所述平动机构17设置在所述导向轨道上，隔离开关的操作杆固定设置在所述平动机构17上。其中，导向轨道的方向与所述隔离开关的操作杆的操作方向相同。
26.进一步地，本实施例中，所述执行机构3还包括摇臂安装支架14，所述摇臂安装支架14固定设置在安装座13上，所述摇臂15通过转动销轴4设置在所述摇臂安装支架14上。摇臂安装支架14用于使所述摇臂15和摆臂16位于同一水平线，利于摇臂15和摆臂16行程的二连杆机构的摆动，进而减小执行机构的摩擦。
27.具体地，本实施例中，所述转动销轴4为截面的方形销轴。所述回转摆臂5和摇臂15上均设置有与之配合的方形孔，则当回转摆臂5在伸缩气缸7的作用下，沿转动销轴4转动的同时，也会带动转动销轴4进行转动，进而，转动销轴4则转动会带动摇臂15和摆臂16组成的二连杆机构转动，而在安装座13的轨道导向的作用下，摇臂15和摆臂16组成的二连杆机构推动所述平动机构17沿轨道方向滑动，进而带动电气隔离开关2的操作杆进行吸合与脱开操作。
28.进一步地，如图2所示，所述回转摆臂5的回转角度为90
°
，以转动销轴4所在的垂直线为界，极限位置位于左右45
°
处，回转摆臂5的臂长根据气缸的推力和隔离开关的阻力确定，需保证伸缩气缸7的推力或拉力足以克服隔离开关的阻力。如图4所示，当伸缩气缸7伸长到最左侧时，转动销轴4逆时针旋转，转动销轴4带动摇臂15和摆臂16形成二连杆机构转动，摆臂16带动平动机构17向右运动，当伸缩气缸7缩短到最右侧时，转动销轴4顺时针旋转，转动销轴4带动摇臂15和摆臂16形成的二连杆机构转动，摆臂16带动平动机构17向左运动，向左和向右的运动终点分别对应电气隔离开关2的操作杆进行吸合与脱开操作，因而可以实现电气隔离开关2的自动操作。
29.进一步地，如图4所示，本实施例的一种煤矿井下电驱车用电气隔离开关自动操作装置，还包括气缸控制单元，所述气缸控制单元包括：气罐8、溢流阀9、截止阀10、单向阀11、气动阀组12；所述气罐8的输出端通过溢流阀9、截止阀10、单向阀11、气动阀组12与伸缩气缸7连接，所述气动阀组12的控制端设置在电驱车驾驶室内。伸缩气缸7的伸缩动作通过气动阀组12来控制，气动阀组12的动作可以是人为操作，也可通过电驱车驾驶室内的送电手柄进行远程控制，储存于气罐8内的高压气体经过溢流阀9、截止阀10、单向阀11、气动阀组12推动气缸的动作，气缸的响应时间小于0.05s，推出或回收时间小于0.02s。
30.本发明的工作原理如下：当操作驾驶室内送电手柄时，气罐8中的压缩气体通过溢流阀9、截止阀10、单向阀11、气动阀组12推动伸缩气缸7动作，伸缩气缸7带动阻尼弹簧6推动回转摆臂5绕着隔离箱输出轴作回转运动，推动隔离开关的吸合，将蓄电池电源与整机控
制器接通。阻尼弹簧在初始推动过程中为自由状态，当气缸充气后弹簧被压缩，当被压缩至极限状态时，弹簧6推动回转摆臂5转动，当气缸推动到最大行程后，依靠弹簧的张力和隔离开关的弹簧顺势将开关送至吸合位置，避免由于气缸行程过大且冲力过大，造成隔离开关损坏。
31.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。