УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ АВТОНОМНОГО ПИТАНИЯ УЗЛА КОНТРОЛЯ ЦЕПИ СКРЕБКОВОГО КОНВЕЙЕРА Российский патент 2020 года по МПК H02J7/00 H02J7/14 H02K7/18 

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области выработки электроэнергии с помощью скребковых конвейеров и, в частности, относится к устройству для обеспечения автономного питания узла контроля цепи скребкового конвейера.

Описание уровня техники

В последние годы, в связи с потребностями социального прогресса и развития производства вопросы безопасности в критических производственных помещениях неоднократно поднимаются и подчеркиваются. Важность системы контроля технического состояния скребкового конвейера отражается не только в способности обеспечивать контроль обрыва цепи, заклинивания цепи, светового сигнала неисправности скребка, но, что более важно, отражается в способности контролировать и оценивать статус технического состояния каждого компонента скребка в реальном времени, а также эффективно проверять и своевременно оповещать о компонентах, которые могут иметь проблемы с безопасностью, тем самым уменьшая вероятность несчастных случаев при неисправности. Сенсорный узел является важной частью беспроводной сенсорной сети (WSN). В настоящее время большинство сенсорных узлов питаются от батареи, и, следовательно, источник питания очень важен.

Поскольку скребковый конвейер представляет собой вращающийся объект, осуществление внешнего питания узла контроля цепи конвейера затруднено. Следовательно, необходимо питать батарею посредством внутренней рекуперации избыточной энергии.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Техническая задача

Для преодоления недостатков предшествующего уровня техники настоящее изобретение предоставляет устройство для обеспечения автономного питания узла контроля цепи скребкового конвейера, которое способно собирать и использовать избыточную энергию скребкового конвейера для питания узла контроля цепи скребкового конвейера.

Техническое решение

Для достижения вышеупомянутой цели в настоящем изобретении принимается следующее техническое решение:

устройство для обеспечения автономного питания узла контроля цепи скребкового конвейера, содержащее нижнюю перегородку, приводное устройство для фрикционного колеса, ограничивающее устройство, генератор, аккумуляторную батарею, кабельный ввод и демпферы.

Нижняя перегородка соединена с нижней частью скребка скребкового конвейера и служит в качестве взрывобезопасного ограждения.

Приводное устройство для фрикционного колеса содержит шарик, фрикционное колесо, приводной вал и муфту для вала. Приводной вал соединен с генератором посредством муфты для вала. Фрикционное колесо расположено на приводном валу, и наружная кромка фрикционного колеса находится в контакте с поверхностью шарика. Шарик расположен в сквозном отверстии, образованном на нижней перегородке и имеющем диаметр, который меньше диаметра шарика, и ограничен ограничивающим устройством.

Ограничивающее устройство представляет собой корпус шарика, который соединен с нижней перегородкой, и его используют для ограничения шарика внутри корпуса.

Аккумуляторная батарея соединена с генератором и используется для хранения электрической энергии, получаемой от генератора.

Кабельный ввод содержит прямую секцию и соединительную секцию. Прямая секция приварена с наружной стороны взрывобезопасного ограждения, а соединительная секция приварена с внутренней стороны взрывобезопасного ограждения.

Демпферы расположены на приводном валу.

Генератор прикреплен к кронштейну двигателя. Кронштейн двигателя прикреплен к скребку скребкового конвейера.

Нижняя перегородка имеет толщину 10 мм и соединена с нижней частью скребка посредством винта. Корпус шарика соединен с нижней перегородкой посредством винта.

Шарик представляет собой шарик из марганцевой стали, имеющий диаметр 40 мм.

Фрикционное колесо состоит из внутреннего кольца и наружного кольца, скрепленного муфтой на внутреннем кольце. Внутреннее кольцо изготовлено из стали, а наружное кольцо изготовлено из полиуретанового каучука.

Стопорное кольцо расположено на приводном валу и упирается во фрикционное колесо для расположения фрикционного колеса.

Приводной вал представляет собой D-образный вал. Муфта для вала представляет собой диафрагменную муфту для вала.

Корпус шарика содержит нижнюю часть корпуса шарика и верхний покрывающий элемент корпуса шарика. Верхний покрывающий элемент корпуса шарика расположен на нижней части корпуса шарика, а резиновая прокладка расположена на их соединении. Внизу нижней части корпуса шарика образовано отверстие.

Генератор представляет собой генератор постоянного тока напряжением 3 В. Аккумуляторная батарея представляет собой литий-ионную батарею и подключена к схеме управления.

Демпферы включают проксимальный демпфер и дистальный демпфер, соответственно расположенные на приводном валу с обеих сторон фрикционного колеса.

Преимущественный эффект

В настоящем изобретении приводимое в движение фрикционное колесо движется вместе со скребком таким образом, чтобы можно было собирать кинетическую энергию, и затем электрическая энергия может быть сгенерирована посредством электромагнитной индукции, которая значительно продлевает срок службы батареи, тем самым позволяя узлу контроля скребкового конвейера работать стабильно в течение длительного периода времени.

В соответствии с устройством для обеспечения автономного питания узла контроля цепи скребкового конвейера согласно настоящему изобретению взрывобезопасного ограждения достаточно для сопротивления давлению взрыва, возникающему от взрывчатого газа метана. Шарик имеет определенную способность к саморегулированию и самоочищению при приведении в движение, что обеспечивает его собственную устойчивость и значительно повышает допустимую погрешность при работе в сложных и суровых подземных условиях. Шарик изготовлен из износостойкой стали с высоким содержанием марганца, которая не сильно подвержена износу в условиях сильного удара, что обеспечивает непрерывность работы. Фрикционное колесо имеет вогнутую искривленную поверхность, чтобы увеличить площадь контакта с дугообразной поверхностью шарика. Наружный слой фрикционного колеса изготовлен из полиуретанового каучука, который имеет высокий коэффициент трения и хорошую износостойкость и не может длительно поддерживать химическую реакцию в высокотемпературной, влажной и кислой подземной среде. Демпфер может эффективно защищать компоненты привода при ударных нагрузках и обеспечивать необходимое положительное давление приводу для фрикционного колеса.

Таким образом, устройство автономного питания соответствует требованиям взрывобезопасности угольных шахт и может осуществлять автономное питание узла контроля натяжения цепи скребкового конвейера, имеет хорошую ударную прочность, хорошую конструкционную стабильность и стабильное выходное напряжение, а также может быть изменено и применено в схожих областях, чтобы обеспечить поддержку вырабатывания энергии для узла контроля вращающегося объекта.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

На фиг. 1 представлен вид спереди в поперечном сечении ограждения устройства автономного питания согласно настоящему изобретению;

на фиг. 2a и 2b представлены схематические изображения фрикционного колеса, причем на фиг. 2a представлен вид спереди фрикционного колеса, а на фиг. 2b представлен вид сбоку фрикционного колеса;

на фиг. 3 представлено схематическое изображение корпуса шарика; и

на фиг. 4 представлено схематическое изображение демпфера.

Числовые позиции на графических материалах обозначают следующее: 1. генератор, 2. кронштейн двигателя, 3. муфта для вала, 4. приводной вал, 5. проксимальный демпфер, 6. фрикционное колесо, 7. стопорное кольцо, 8. дистальный демпфер, 9. нижняя перегородка, 10. шарик, 11. корпус шарика, 12. нижняя часть корпуса шарика, 13. резиновая прокладка, 14. верхний покрывающий элемент корпуса шарика.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение дополнительно описано ниже со ссылкой на прилагаемые графические материалы.

Как показано на фиг. 1, устройство для обеспечения автономного питания узла контроля цепи скребкового конвейера содержит нижнюю перегородку 9, приводное устройство для фрикционного колеса, ограничивающее устройство, генератор 1, аккумуляторную батарею, кабельный ввод и демпферы.

Нижняя перегородка 9 соединена с нижней частью скребка скребкового конвейера и служит в качестве взрывобезопасного ограждения. Нижняя перегородка 9 имеет толщину 10 мм и соединена с нижней частью скребка посредством винта.

Приводное устройство для фрикционного колеса содержит шарик 10, фрикционное колесо 6, приводной вал 4 и муфту 5 для вала. Приводной вал 4 соединен с генератором 1 посредством муфты 3 для вала. Фрикционное колесо 6 расположено на приводном валу 4. Стопорное кольцо 7 расположено на приводном валу 4 и упирается во фрикционное колесо 6 для расположения фрикционного колеса 6. Наружная кромка фрикционного колеса 6 находится в контакте с поверхностью шарика 10. Шарик 10 представляет собой шарик из марганцевой стали, имеющий диаметр 40 мм, и расположен в сквозном отверстии, образованном на нижней перегородке 9 и имеющем диаметр, который меньше диаметра шарика, и ограничен ограничивающим устройством. Как показано на фиг. 2a и 2b, фрикционное колесо 6 состоит из внутреннего кольца 601 и наружного кольца 602, скрепленного муфтой на внутреннем кольце. Внутреннее кольцо 601 изготовлено из стали, а наружное кольцо 602 изготовлено из полиуретанового каучука. Наружная торцевая поверхность фрикционного колеса 6 представляет собой вогнутую дугообразную поверхность. Предпочтительно приводной вал представляет собой D-образный вал, а муфта для вала представляет собой диафрагменную муфту для вала.

Ограничивающее устройство представляет собой корпус 11 шарика, соединенный с нижней перегородкой 9, для ограничения шарика 10 внутри корпуса. Корпус 11 шарика соединен с нижней перегородкой 9 посредством винта. Как показано на фиг. 3, корпус 11 шарика содержит нижнюю часть 12 корпуса шарика и верхний покрывающий элемент 14 корпуса шарика. Верхний покрывающий элемент 14 корпуса шарика расположен на нижней части 12 корпуса шарика, а резиновая прокладка 13 расположена на их соединении. Внизу нижней части 12 корпуса шарика образовано отверстие, и нижний конец шарика 10 выступает за пределы отверстия.

Аккумуляторная батарея соединена с генератором 1, и ее используют для хранения электрической энергии, получаемой от генератора. Предпочтительно генератор представляет собой генератор постоянного тока напряжением 3 В, а аккумуляторная батарея представляет собой литий-ионную батарею и подключена к схеме управления.

Кабельный ввод представляет собой кабельный ввод для вывода энергии. В соответствии с требованиями взрывобезопасности угольной шахты кабельный ввод во взрывобезопасном ограждении должен быть обработан особым образом, то есть кабельный ввод установлен. Кабельный ввод содержит прямую секцию и соединительную секцию. Прямая секция приварена с наружной стороны взрывобезопасного ограждения, а соединительная секция приварена с внутренней стороны взрывобезопасного ограждения. Питающий провод соединен с узлом посредством кабельного ввода.

Демпферы расположены на приводном валу и включают проксимальный демпфер 5 и дистальный демпфер 8, соответственно расположенные на приводном валу 4 с обеих сторон фрикционного колеса 6. Как показано на фиг. 4, демпфер содержит верхний соединительный элемент 16, демпфирующую пружину 17 и нижний соединительный элемент 18, последовательно соединенные друг с другом. Круговое кольцо 19 расположено на нижнем соединительном элементе 18 и скреплено муфтой на приводном валу 4. Верхний соединительный элемент 16 прикреплен к скребку скребкового конвейера.

Генератор 1 прикреплен к кронштейну 2 двигателя, и кронштейн 2 двигателя прикреплен к скребку скребкового конвейера.

Способ использования устройства для обеспечения автономного питания узла контроля цепи скребкового конвейера согласно настоящему изобретению включает:

этап 1: процесс установки. Сначала генератор 1 прикрепляют к кронштейну 2 двигателя, и генератор 1 соединяют с приводным валом 4 посредством муфты 3 для вала. Проксимальный демпфер 5, фрикционное колесо 6 и дистальный демпфер 8 последовательно скрепляют муфтой на приводном валу 3, и фрикционное колесо 6 располагают посредством стопорного кольца 7. Кронштейн 2 двигателя, проксимальный демпфер 5 и дистальный демпфер 8 располагают на скребке в его верхних частях посредством соответствующих винтов. Шарик 10 располагают в сквозном отверстии, образованном на нижней перегородке 9, на которой расположен и закреплен корпус 11 шарика. Наконец, верхнюю и нижнюю части корпуса 11 шарика собирают, и нижнюю перегородку 9 прикрепляют к нижней части скребка.

этап 2: этап наладки. Устройство автономного питания может перемещаться вместе со скребком, и таким образом завершают сбор энергии. Скребок активируют, и эффективность сбора энергии оценивают в соответствии со статусом перемещения шарика 10 и количеством энергии, генерируемой генератором 1. Нет никаких неисправностей при активации шара по часовой стрелке или против часовой стрелки.

этап 3: формальная операция. Устройство для обеспечения автономного питания узла контроля цепи скребкового конвейера перемещается вместе со скребком, кинетическую энергию шарика передают на генератор посредством фрикционного колеса, приводного вала и муфты для вала и генератор заряжает литий-ионную батарею для обеспечения нормальной работы узла контроля.

Выше приведены только предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, и следует отметить, что специалист в данной области техники может внести несколько изменений и улучшений, не отступая от принципа настоящего изобретения. Эти улучшения и изменения также следует рассматривать как подпадающие под объем настоящего изобретения.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат - обеспечение автономного питания узла контроля цепи скребкового конвейера. Устройство содержит нижнюю перегородку, приводное устройство для фрикционного колеса, ограничивающее устройство, генератор, аккумуляторную батарею, кабельный ввод и демпферы, при этом нижняя перегородка соединена с нижней частью скребка скребкового конвейера и служит в качестве взрывобезопасного ограждения; приводное устройство для фрикционного колеса содержит шарик, фрикционное колесо, приводной вал и муфту для вала; приводной вал соединен с генератором посредством муфты для вала; фрикционное колесо расположено на приводном валу и наружная кромка фрикционного колеса находится в контакте с поверхностью шарика; ограничивающее устройство представляет собой корпус шарика, который соединен с нижней перегородкой, и его используют для ограничения шарика внутри корпуса шарика; аккумуляторная батарея соединена с генератором, и ее используют для хранения электрической энергии, получаемой от генератора; демпферы расположены на приводном валу. В настоящем изобретении приводимое в движение фрикционное колесо движется вместе со скребком таким образом, чтобы можно было собирать кинетическую энергию, и затем электрическая энергия может быть сгенерирована посредством электромагнитной индукции. 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для обеспечения автономного питания узла контроля цепи скребкового конвейера, содержащее нижнюю перегородку, приводное устройство для фрикционного колеса, ограничивающее устройство, генератор, аккумуляторную батарею, кабельный ввод и демпферы;

при этом нижняя перегородка соединена с нижней частью скребка скребкового конвейера и служит в качестве взрывобезопасного ограждения;

при этом приводное устройство для фрикционного колеса содержит шарик, фрикционное колесо, приводной вал и муфту для вала, причем приводной вал соединен с генератором посредством муфты для вала; фрикционное колесо расположено на приводном валу и наружная кромка фрикционного колеса находится в контакте с поверхностью шарика; шарик расположен в сквозном отверстии, образованном на нижней перегородке и имеющим диаметр, который меньше диаметра шарика, и ограничен ограничивающим устройством;

при этом ограничивающее устройство представляет собой корпус шарика, который соединен с нижней перегородкой, и его используют для ограничения шарика внутри корпуса шарика;

при этом аккумуляторная батарея соединена с генератором и ее используют для хранения электрической энергии, получаемой от генератора;

при этом кабельный ввод содержит прямую секцию и соединительную секцию, причем прямая секция приварена с наружной стороны взрывобезопасного ограждения, а соединительная секция приварена с внутренней стороны взрывобезопасного ограждения;

при этом демпферы расположены на приводном валу.

2. Устройство для обеспечения автономного питания узла контроля цепи скребкового конвейера по п. 1, отличающееся тем, что генератор прикреплен к кронштейну двигателя и кронштейн двигателя прикреплен к скребку скребкового конвейера.

3. Устройство для обеспечения автономного питания узла контроля цепи скребкового конвейера по п. 1, отличающееся тем, что нижняя перегородка имеет толщину 10 мм и соединена с нижней частью скребка посредством винта и корпус шарика соединен с нижней перегородкой посредством винта.

4. Устройство для обеспечения автономного питания узла контроля цепи скребкового конвейера по п. 1, отличающееся тем, что шарик представляет собой шарик из марганцевой стали, имеющий диаметр 40 мм.

5. Устройство для обеспечения автономного питания узла контроля цепи скребкового конвейера по п. 1, отличающееся тем, что фрикционное колесо состоит из внутреннего кольца и наружного кольца, скрепленного муфтой на внутреннем кольце; при этом внутреннее кольцо изготовлено из стали, а наружное кольцо изготовлено из полиуретанового каучука.

6. Устройство для обеспечения автономного питания узла контроля цепи скребкового конвейера по п. 1, отличающееся тем, что стопорное кольцо расположено на приводном валу и упирается во фрикционное колесо для расположения фрикционного колеса.

7. Устройство для обеспечения автономного питания узла контроля цепи скребкового конвейера по п. 1, отличающееся тем, что приводной вал представляет собой D-образный вал и муфта для вала представляет собой диафрагменную муфту для вала.

8. Устройство для обеспечения автономного питания узла контроля цепи скребкового конвейера по п. 1, отличающееся тем, что корпус шарика содержит нижнюю часть корпуса шарика и верхний покрывающий элемент корпуса шарика; причем верхний покрывающий элемент корпуса шарика расположен на нижней части корпуса шарика, а резиновая прокладка расположена на их соединении и причем внизу нижней части корпуса шарика образовано отверстие.

9. Устройство для обеспечения автономного питания узла контроля цепи скребкового конвейера по п. 1, отличающееся тем, что генератор представляет собой генератор постоянного тока напряжением 3 В и аккумуляторная батарея представляет собой литий-ионную батарею и подключена к схеме управления.

10. Устройство для обеспечения автономного питания узла контроля цепи скребкового конвейера по п. 1, отличающееся тем, что демпферы включают проксимальный демпфер и дистальный демпфер, соответственно расположенные на приводном валу с обеих сторон фрикционного колеса.