本發(fā)明屬于煤倉(cāng)破拱器，具體是一種基于柔性伸縮機(jī)構(gòu)的煤倉(cāng)破拱裝置及破拱方法。

背景技術(shù)：

1、煤倉(cāng)在礦井生產(chǎn)系統(tǒng)中主要用于存放和分揀煤炭，并作為煤炭輸送的中轉(zhuǎn)點(diǎn)，因此煤倉(cāng)對(duì)于保證煤炭質(zhì)量，保障礦井持續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行具有重要的作用。但是，由于煤倉(cāng)內(nèi)壁不夠光滑、煤粉顆粒表面積增大、煤粉吸收空氣中水分后含水率較高、煤粉長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存以及煤倉(cāng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷等一系列原因，經(jīng)常會(huì)造成煤倉(cāng)出現(xiàn)起拱的現(xiàn)象。

2、目前常采用的傳統(tǒng)破拱方法有人工破拱方法以及放炮振動(dòng)破拱方法，人工破拱方法具有人工成本高、危險(xiǎn)性大的缺點(diǎn)，因此逐漸出現(xiàn)了一些新的破拱方法，新型破拱方法雖然在一定程度上提高了破拱效果，但是仍然存在精度低、穩(wěn)定性不強(qiáng)等缺點(diǎn)。

3、由上述分析可知，傳統(tǒng)的煤倉(cāng)破拱方法存在危險(xiǎn)性大、人工成本高的缺點(diǎn)，而現(xiàn)存的新型煤倉(cāng)破拱方法存在精確度不高、穩(wěn)定性不強(qiáng)等缺點(diǎn)。因此，亟需提供一種安全系數(shù)好、控制精度高、穩(wěn)定性強(qiáng)的新型破拱裝置及方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于柔性伸縮機(jī)構(gòu)的煤倉(cāng)破拱裝置及破拱方法，該裝置可靠性高、穩(wěn)定性好，且自動(dòng)化程序較高，其既能便捷高效地判斷出起拱現(xiàn)象，又能通過(guò)柔性鏈條的剛?cè)徂D(zhuǎn)換特性便捷高效地將空氣炮軟管輸送至預(yù)定破拱位置進(jìn)行破拱作業(yè)，該方法實(shí)施過(guò)程簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高，其能智能化地判定出起拱現(xiàn)象，又能自動(dòng)地進(jìn)行破拱作業(yè)，能顯著地降低人工的成本，同時(shí)，可提高作業(yè)過(guò)程中的安全系數(shù)。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于柔性伸縮機(jī)構(gòu)的煤倉(cāng)破拱裝置，包括煤倉(cāng)、起拱監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)、柔性伸縮破拱機(jī)構(gòu)、空氣炮軟管和控制單元；

3、所述煤倉(cāng)懸空地支設(shè)在地面上，所述起拱監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)包括多個(gè)壓力傳感器、多個(gè)溫度傳感器、多個(gè)濕度傳感器和控制器，多個(gè)壓力傳感器、多個(gè)溫度傳感器和多個(gè)濕度傳感器分別安裝在煤倉(cāng)內(nèi)側(cè)壁的不同位置處；

4、所述柔性伸縮破拱機(jī)構(gòu)包括鎖緊單元和驅(qū)動(dòng)單元；

5、所述鎖緊單元包括豎向擋板、狀態(tài)轉(zhuǎn)換軌道和柔性鏈條；

6、一對(duì)豎向擋板相間隔地支設(shè)在煤倉(cāng)的下方，并于二者之間形成扁平狀容納腔，同時(shí)，一對(duì)豎向擋板的上部在煤倉(cāng)的右側(cè)部分開(kāi)設(shè)有一對(duì)軸孔；一對(duì)豎向擋板之間設(shè)置有環(huán)繞一對(duì)軸孔分布的狀態(tài)轉(zhuǎn)換軌道；所述狀態(tài)轉(zhuǎn)換軌道包括相對(duì)地開(kāi)設(shè)在一對(duì)豎向擋板內(nèi)側(cè)面上的一對(duì)導(dǎo)向滑槽一和一對(duì)導(dǎo)向滑槽二，一對(duì)導(dǎo)向滑槽一位于一對(duì)導(dǎo)向滑槽二的內(nèi)側(cè)，且與一對(duì)導(dǎo)向滑槽二相平行；一對(duì)導(dǎo)向滑槽一包括位于一對(duì)豎向擋板上部的上水平段一、位于一對(duì)豎向擋板下部的下水平段一、平滑過(guò)渡連通上水平段一右端和下水平段一右端的第一弧形段a、位于煤倉(cāng)下方的豎直段一、平滑過(guò)渡連通豎直段一下端與下水平段一左端的第一弧形段b，其中，上水平段一的左端形成限位端，豎直段一的上端延伸至一對(duì)豎向擋板的上端；一對(duì)導(dǎo)向滑槽二包括位于一對(duì)豎向擋板上部的上水平段二、位于一對(duì)豎向擋板下部的下水平段二、平滑過(guò)渡連通上水平段二右端和下水平段二右端的第二弧形段a、位于煤倉(cāng)下方的豎直段二、平滑過(guò)渡連通豎直段二下端與下水平段二左端的第二弧形段b，其中，上水平段二的左端形成限位端，豎直段二的上端延伸至一對(duì)豎向擋板的上端；

7、所述柔性鏈條由多個(gè)鏈塊單體依次連接組成，所述鏈塊單體包括內(nèi)鏈板、連接銷軸、外鏈板、鎖緊套筒、彈性鎖緊銷軸、鎖緊滑塊和壓縮彈簧；一對(duì)內(nèi)鏈板間隔一定距離相對(duì)地分布，并于頂部的左右兩端相間隔地開(kāi)設(shè)有兩對(duì)內(nèi)安裝孔，同時(shí)，一對(duì)內(nèi)鏈板的中心區(qū)域相對(duì)地開(kāi)設(shè)有一對(duì)定位孔，每個(gè)定位孔均由左右對(duì)稱且相互連通的兩個(gè)弧形孔組成；一對(duì)外鏈板相對(duì)地分布在一對(duì)內(nèi)鏈板的外側(cè)，并于頂部的左右兩端相間隔地開(kāi)設(shè)有兩對(duì)外安裝孔，且右側(cè)的一對(duì)外安裝孔與一對(duì)內(nèi)鏈板左側(cè)的一對(duì)內(nèi)安裝孔相對(duì)齊，同時(shí)，一對(duì)外鏈板兩側(cè)側(cè)端沿的中段相對(duì)地開(kāi)設(shè)有兩對(duì)弧形缺口，每對(duì)弧形缺口均與一對(duì)弧形孔相適配，且弧形缺口的開(kāi)口端的內(nèi)徑小于其封閉端的內(nèi)徑；兩根連接銷軸分別連接于一對(duì)外鏈板上的兩對(duì)外安裝孔中，且靠右側(cè)的一根連接銷軸同時(shí)穿過(guò)一對(duì)內(nèi)鏈板左側(cè)的一對(duì)內(nèi)安裝孔，以建立一對(duì)外鏈板與一對(duì)內(nèi)鏈板之間的連接；所述連接銷軸于一對(duì)內(nèi)鏈板之間的部分具有用于一段環(huán)形臺(tái)階；所述環(huán)形臺(tái)階的兩端分別與一對(duì)內(nèi)鏈板限位配合；所述鎖緊套筒位于一對(duì)定位孔之間，且其兩端分別與一對(duì)內(nèi)鏈板相抵接，同時(shí)，其兩端部?jī)?nèi)側(cè)于其內(nèi)腔的外側(cè)開(kāi)設(shè)有兩個(gè)環(huán)形凹臺(tái)；一對(duì)彈性鎖緊銷軸相對(duì)地插裝于一對(duì)定位孔中，且相靠近的一端滑動(dòng)的插裝于鎖緊套筒中；所述鎖緊滑塊的形狀與定位孔的形狀相適配，其中心開(kāi)設(shè)有與彈性鎖緊銷軸相適配的連接孔；一對(duì)鎖緊滑塊相對(duì)地分布于鎖緊套筒外部的兩側(cè)，且通過(guò)連接孔分別固定套裝在一對(duì)彈性鎖緊銷軸上；一對(duì)壓縮彈簧相對(duì)地套裝于一對(duì)彈性鎖緊銷軸的外部，且其相靠近的一端分別固定插裝于兩個(gè)環(huán)形凹臺(tái)中，其相遠(yuǎn)離的一端分別與兩個(gè)鎖緊滑塊的內(nèi)側(cè)面固定連接；相鄰鏈塊單體中的一對(duì)外鏈板和一對(duì)內(nèi)鏈板通過(guò)連接銷軸連接；

8、柔性鏈條沿著狀態(tài)轉(zhuǎn)換軌道的軌跡布置在一對(duì)豎向擋板之間的扁平狀容納腔中，且柔性鏈條的一段由狀態(tài)轉(zhuǎn)換軌道的豎直段豎向伸出并延伸至煤倉(cāng)的下料口中；同時(shí)，柔性鏈條中多根連接銷軸的兩端分別滑動(dòng)地設(shè)置在一對(duì)導(dǎo)向滑槽一中，柔性鏈條中多對(duì)彈性鎖緊銷軸的兩端分別滑動(dòng)地設(shè)置在一對(duì)導(dǎo)向滑槽二中；當(dāng)柔性鏈條中多對(duì)彈性鎖緊銷軸的兩端滑動(dòng)地設(shè)置在一對(duì)導(dǎo)向滑槽二中時(shí)，多對(duì)彈性鎖緊銷軸上的多對(duì)鎖緊滑塊完全嵌入至對(duì)應(yīng)的一對(duì)定位孔中，當(dāng)柔性鏈條中多對(duì)彈性鎖緊銷軸的兩端到達(dá)一對(duì)豎向擋板的外部時(shí)，多對(duì)彈性鎖緊銷軸上的多對(duì)鎖緊滑塊同時(shí)嵌入至對(duì)應(yīng)的一對(duì)定位孔和弧形缺口中，以將內(nèi)鏈板和外鏈板進(jìn)行相對(duì)鎖定；

9、所述驅(qū)動(dòng)單元包括驅(qū)動(dòng)鏈輪和驅(qū)動(dòng)電機(jī)；

10、所述驅(qū)動(dòng)鏈輪可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在一對(duì)豎向擋板之間的扁平狀容納腔中，且其兩端的短軸通過(guò)軸承可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接在一對(duì)軸孔中，同時(shí)，驅(qū)動(dòng)鏈輪與柔性鏈條中的多根連接銷軸的中段相嚙合；所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在一對(duì)豎向擋板的外側(cè)，且其輸出軸與驅(qū)動(dòng)鏈輪一端的短軸連接；

11、所述空氣炮軟管安裝在柔性鏈條的內(nèi)部，其出口端與柔性鏈條伸入至煤倉(cāng)下料口中的一端相平齊，其另一端由柔性鏈條的另一端伸出并與高壓氣泵連接；

12、所述控制單元為包括報(bào)警器和微控制器，所述報(bào)警器安裝在煤倉(cāng)的外部；所述微控制器安裝在煤倉(cāng)的外部，其分別與報(bào)警器、壓力傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和高壓氣泵連接。

13、進(jìn)一步，為了便于安裝空氣炮軟管，所述柔性鏈條于多對(duì)內(nèi)鏈板之間設(shè)置有空氣炮安裝板，所述空氣炮軟管安裝于空氣炮安裝板上。

14、作為一種優(yōu)選，所述煤倉(cāng)外側(cè)安裝有微控制器安裝板，所述微控制器安裝在微控制器安裝板的內(nèi)部。

15、作為一種優(yōu)選，所述鏈塊單體整體呈盒狀結(jié)構(gòu)。

16、進(jìn)一步，為了能自動(dòng)地調(diào)節(jié)空氣炮沖擊波的大小，以便于能通過(guò)合適的沖擊波來(lái)進(jìn)行破拱作業(yè)，進(jìn)而避免沖擊波過(guò)大而損傷煤倉(cāng)，還包括流量閥，所述流量閥串接在空氣炮軟管上，并與微控制器連接。

17、本發(fā)明中，通過(guò)在煤倉(cāng)內(nèi)側(cè)壁的不同位置處分別布置多個(gè)壓力傳感器、多個(gè)溫度傳感器和多個(gè)濕度傳感器，可以便于實(shí)時(shí)采集煤倉(cāng)內(nèi)側(cè)壁不同位置處的壓力數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)及濕度數(shù)據(jù)，進(jìn)而可以根據(jù)壓力數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)和濕度數(shù)據(jù)的異常情況來(lái)進(jìn)行起拱現(xiàn)象的準(zhǔn)確判定。使柔性鏈條由多個(gè)鏈塊單體依次連接組成，同時(shí)，使每個(gè)鏈塊單體中的一對(duì)外鏈板通過(guò)連接銷軸與一對(duì)內(nèi)鏈板活動(dòng)連接，可以使一對(duì)內(nèi)鏈板能繞連接銷軸相對(duì)于一對(duì)外鏈板進(jìn)行一定角度的轉(zhuǎn)動(dòng)。在一對(duì)內(nèi)鏈板的中心區(qū)域開(kāi)設(shè)有一對(duì)定位孔，同時(shí)，在一對(duì)定位孔中設(shè)置鎖緊套筒，再于鎖緊套筒的相對(duì)兩端中滑動(dòng)地插裝兩根彈性鎖緊銷軸，同時(shí)，于兩根彈性鎖緊銷軸上對(duì)應(yīng)套裝與一對(duì)定位孔相適配的兩個(gè)鎖緊滑塊，于外鏈板的側(cè)端端沿開(kāi)設(shè)有弧形缺口，可以在兩個(gè)鎖緊滑塊完全嵌入至一對(duì)定位孔中時(shí)，使每個(gè)鏈塊單體中的一對(duì)內(nèi)鏈板相對(duì)于一對(duì)外鏈板具有一定的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，另外，在兩個(gè)鎖緊滑塊同時(shí)嵌入至一對(duì)定位孔和弧形缺口中時(shí)，可以通過(guò)鎖緊滑塊實(shí)現(xiàn)對(duì)一對(duì)外鏈板和一對(duì)外鏈板連接狀態(tài)的鎖定，從而使一對(duì)內(nèi)鏈板與一對(duì)外鏈板轉(zhuǎn)換為固定連接狀態(tài)，由此，柔性鏈條即可以為柔性狀態(tài)，亦可以為剛性狀態(tài)，滿足了不同的工況需求。使一對(duì)豎向擋板之間同時(shí)設(shè)置有一對(duì)導(dǎo)向滑槽一和一對(duì)導(dǎo)向滑槽二，可以利用一對(duì)導(dǎo)向滑槽二來(lái)為柔性鏈條上的多個(gè)連接銷軸提供導(dǎo)向軌道，進(jìn)而能使柔性鏈條在一對(duì)豎向擋板之間可以沿著導(dǎo)向滑槽的軌跡移動(dòng)，同時(shí)，還能利用一對(duì)導(dǎo)向滑槽二來(lái)限定柔性鏈條上多對(duì)彈性鎖緊銷軸之間的相對(duì)距離，進(jìn)而能確保柔性鏈條在一對(duì)豎向擋板之間時(shí)，每對(duì)彈性鎖緊銷軸上的一對(duì)鎖緊滑塊均處于完全嵌入一對(duì)定位孔中的狀態(tài)，從而可以使每個(gè)鏈塊單體中的一對(duì)內(nèi)鏈板均能相對(duì)一對(duì)外鏈板具有一定的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，這樣，柔性鏈條在一對(duì)豎向擋板之間既能保持柔性狀態(tài)，可以沿著導(dǎo)向滑槽的方向移動(dòng)，減少占用空間。在每對(duì)彈性鎖緊銷軸上套設(shè)一對(duì)壓縮彈簧，同時(shí)，使壓縮彈簧的一端與鎖緊套筒連接，使壓縮彈簧的另一端與鎖緊滑塊連接，即可以利用壓縮彈簧向鎖緊滑塊提供彈性作用力，以能在柔性鏈條離開(kāi)一對(duì)豎向擋板時(shí)，將一對(duì)鎖緊滑塊向外部頂出，并同時(shí)嵌入于一對(duì)定位孔和弧形缺口中，以實(shí)現(xiàn)柔性鏈條的柔性向剛性狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。同時(shí)，一對(duì)壓縮彈簧還能限定一對(duì)鎖緊滑塊相對(duì)于一對(duì)外鏈板之間的位移，從而確保一對(duì)鎖緊滑塊向外側(cè)最大的位移狀態(tài)即為同時(shí)嵌入一對(duì)定位孔及弧形缺口中的狀態(tài)。在一對(duì)豎向擋板上開(kāi)設(shè)有一對(duì)軸孔，并使?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)換軌道圍繞一對(duì)軸孔設(shè)置，可以便于在一對(duì)軸孔中安裝驅(qū)動(dòng)鏈輪，這樣，便可以通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)鏈輪，進(jìn)而可以利用驅(qū)動(dòng)電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)柔性鏈條的伸出和縮回動(dòng)作。將空氣炮軟管安裝在柔性鏈條中，可以使空氣炮軟管能隨著柔性鏈條的移動(dòng)而移動(dòng)，也能隨著柔性鏈條狀態(tài)的改變而改變，有利于使空氣炮軟管能與柔性鏈條同步動(dòng)作，進(jìn)而能便于利用空氣炮軟管進(jìn)行破拱作業(yè)。通過(guò)微控制器的設(shè)置，能便于自動(dòng)化地判定是否出現(xiàn)了起拱現(xiàn)象，亦能便于自動(dòng)化地控制柔性鏈條伸入至煤倉(cāng)中的深度，進(jìn)而便于利用壓縮空氣來(lái)進(jìn)行便捷高效的破拱作業(yè)。

18、該裝置可靠性高、穩(wěn)定性好，且自動(dòng)化程序較高，其既能便捷高效地判斷出是否出現(xiàn)了起拱的現(xiàn)象，又能通過(guò)柔性鏈條的剛?cè)徂D(zhuǎn)換特性便捷高效地將空氣炮軟管輸送至預(yù)定破拱位置進(jìn)行破拱作業(yè)。

19、本發(fā)明還提供了一種基于柔性伸縮機(jī)構(gòu)的煤倉(cāng)破拱方法，采用一種基于柔性伸縮機(jī)構(gòu)的煤倉(cāng)破拱裝置，包括以下步驟：

20、步驟一：通過(guò)多個(gè)壓力傳感器分別采集煤倉(cāng)內(nèi)部不同位置的壓力信號(hào)，并發(fā)送給微控制器；通過(guò)多個(gè)溫度傳感器分別采集煤倉(cāng)內(nèi)部不同位置的溫度信號(hào)，并發(fā)送給微控制器；通過(guò)多個(gè)濕度傳感器分別采集煤倉(cāng)內(nèi)部不同位置的濕度信號(hào)，并發(fā)送給微控制器；

21、步驟二：微控制器根據(jù)煤倉(cāng)內(nèi)不同位置的壓力信號(hào)獲得煤倉(cāng)內(nèi)不同位置的壓力數(shù)據(jù)，根據(jù)煤倉(cāng)內(nèi)不同位置的溫度信號(hào)獲得煤倉(cāng)內(nèi)不同位置的溫度數(shù)據(jù)，根據(jù)煤倉(cāng)內(nèi)不同位置的濕度信號(hào)獲得煤倉(cāng)內(nèi)不同位置的濕度數(shù)據(jù)；

22、對(duì)不同位置的壓力數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)和濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，當(dāng)存在任意一個(gè)壓力數(shù)據(jù)顯著高于正常壓力范圍時(shí)，同時(shí)，存在任意一個(gè)溫度數(shù)據(jù)顯著高于正常溫度范圍時(shí)，或者，存在任意一個(gè)濕度數(shù)據(jù)顯著高于正常濕度范圍時(shí)，判定煤倉(cāng)內(nèi)出現(xiàn)起拱現(xiàn)象，微控制器控制報(bào)警器報(bào)警，同時(shí)，控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)，并正向工作設(shè)定時(shí)間，以通過(guò)驅(qū)動(dòng)鏈輪帶動(dòng)柔性鏈條的端部沿著豎向伸入至煤倉(cāng)出料口中，再控制高壓氣泵啟動(dòng)工作，以通過(guò)空氣炮軟管輸出高壓氣流，起到破拱的作用；

23、步驟三：當(dāng)壓力數(shù)據(jù)恢復(fù)至正常壓力范圍、溫度數(shù)據(jù)恢復(fù)至正常溫度范圍、濕度數(shù)據(jù)萬(wàn)利至正常濕度范圍時(shí)，判定破拱作業(yè)結(jié)束后，微控制器控制高壓氣泵停止工作，控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)，并反向工作設(shè)定時(shí)間，以通過(guò)驅(qū)動(dòng)鏈輪帶動(dòng)柔性鏈條向狀態(tài)轉(zhuǎn)換軌道中收縮，并使柔性鏈條的端部離開(kāi)煤倉(cāng)出料口。

24、本發(fā)明實(shí)施過(guò)程簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高，其能智能化地判定出是否出現(xiàn)了起拱現(xiàn)象，又能自動(dòng)地進(jìn)行破拱作業(yè)，顯著地降低了人工的成本，同時(shí)，提高了作業(yè)過(guò)程中的安全系數(shù)。