击安全性能不稳定，发生过锂电矿灯在井上充电爆炸井下放 电起火的案例。年月，美国召回万个苹果电脑， 戴尔召回万个笔记本电脑，都因锂电池充电时过热有爆 炸危险。目前，世界各国的煤矿井下很少有使用锂电池矿灯。 我国在贯彻矿灯通用安全要求标准时， 将新型矿灯理解为锂电矿灯是不科学的。按照煤矿本质安全的 要求，新型矿灯应该是安全性节能性和可靠性更符合煤矿安 全生产要求的矿灯。 问题的提出 针对以上存在的问题，我们设计种符合煤矿本质安全要 求，且重量轻体积小安全可靠的节能型免维护铅酸电池矿 灯。 节能型免维护铅酸电池矿灯研制 课题来源和要求 开发节能型免维护矿灯是根据国内煤矿安全现状而提出 来的。近年来，我国煤矿使用的锂电池矿灯镍氢电池矿灯时 有爆炸案例发生，这对煤矿安全生产和职工的生命健康构成了 威胁。 美国矿灯认证机构认为设计不当的矿灯有两个主 要爆炸隐患，是灯泡击碎引起爆炸二是电池引起的爆炸。 新型节能型免维护矿灯按国际电工委员会 对甲烷敏感的矿用头灯第部分通用要求 爆炸风险的推定和检验的标准要求进行设计，它的开发将解 决我国煤矿移参数 输入电压 输入功率 恒压充电电压 恒流充电电流 产品外形 产品外形如下图 图灯头控制电路 安装事项 输入端正极接在焊盘，直接螺丝固定，输入端负 极接在 主要技术参数 序号项目单位参数 额定电压 额定容量 点灯时间 主光源 额定电压 额定电流 辅光源额定电流 主光源 最大照度 距处 点灯开始 点灯 点灯 蓄电池寿命次 目录 概述 矿灯行业的发展现状 矿灯的类型 现阶段矿灯存在的不足 问题的提出 节能型免维护铅酸电池矿灯研制 课题来源和要求 研制方案提出 研制方案的比较及确定 节能型免维护铅酸电池矿灯的结构 节能型免维护铅酸电池矿灯的特点 阀控式密封免维护铅酸蓄电池 光源灯头的本安型设计 控制电路 主要技术参数 使用范围和环境条件 核准通过，归档资料。 未经允许，请勿外传, 工业性试验 应用及效果分析 技术创新点 综合效益分析 社会效益 经济效益 结论 节能型免维护铅酸电池矿灯的 研制与应用 概述 矿灯行业的发展现状 我国矿灯行业从六十年代开始，由当时的上海煤研所和上 海矿灯厂抚顺矿灯厂联合研制型矿灯进行起，至今已近五 十年，经过几代研发人员的努力，对产品进行了的氧化物构成， 电解液是硫酸的水溶液。它的主要优点是电压稳定价格 便宜缺点是比能低即每公斤蓄电池存储的电能使用 寿命短日常维护频繁。 镍氢矿灯的镍氢电池是以镍镉电池技术为原型改进的，镉 电极被储氢合金取代，应用在镍氢电池上。它的缺点是严重 过放电长期存放不用，电池自放电过大内部正负电极易造成 短路。 锂电矿灯的锂电池大致为三类是钴酸锂电池二是锰 酸锂电池三是聚合物锂电池。这三种电池都不同程度地存在 着过充或过放所产生的爆炸问题，而钴酸锂电池因活性最高 体积小，安全性能最差。 随着科学技术的不断发展，新材料新技术取代传统材料和 传统技术已成为必然趋势。我公司研制的节能型铅酸免维护矿 灯，在结构上进行了彻底的改造，电池电解液消耗量非常小， 在使用寿命内不需补充蒸馏水，耐震耐高温体积小自放 电小，使用寿命可达普通蓄电池的两倍。 现阶段矿灯存在的不足 矿灯是矿工的眼睛，是其煤矿安全和生产的保障。根据现 代化矿井发展的需要，利用新科技成果，开发新型矿灯是实现 煤矿本质安全的必然要求。 矿灯的安全性和质量可靠性与煤矿安全生产息息相关。随 着煤矿本质安全建设的不断深化，对矿灯也提出了更高的要 求。矿灯的安全性可靠性和便携性是每个煤矿职工的不懈追 求。以镍氢电池锂离子电池作为矿灯电源，实现了矿灯的便 携性。但是，镍氢电池的记忆效应，也造成了使用上的不便， 常常引起电池提前失效，旦断改进和创 新。回顾矿灯行业的发展史，大致经历了三个阶段 六十年代初到七十年代末，是国产矿灯的起步和发展阶 段，我国矿灯产品从无到有逐步发展壮大，结束了矿灯依赖国 外进口的历史，主要生产型及型矿灯。 八十年代至九十年代，是矿灯的全塑化发展时期和灯头的 双光源结构开发期。在这期间开发的全塑型单丝矿灯， 其重量轻，结构简单，携带方便，受到广大煤矿职工的欢迎， 得到了较大的推广。而双灯丝矿灯，由于增加了灯头的维护难 度，加上价格因素的制约，并未形成气候。 九十年代后期至今，是矿灯的免维护化和矿灯的小型化及 电源的多样化发展阶段。在矿灯电池的免维护化，电源的小型 化多样化方面进行了探索和试验，已取得定成果，形成了 镍氢矿灯锂电矿灯等多种规格的系列产品。 由于受到煤矿特定使用环境的制约，镍氢矿灯锂电矿灯 虽然显示出了自身的优越性，但在安全性可靠性方面还未完 全达到煤矿井下的要求。 在国外，如美国英国等国家，煤矿井下仍使用铅酸蓄电 池矿灯。在光源方面，美国英国等国家采用双灯丝结构德 国俄罗斯采用双灯丝或双灯泡的结构。根据国外发展情况和 我国煤矿实际预测，矿灯以免维护蓄电池为电源，以为光 源的技术方案，应为国内煤矿井下使用的矿灯产品近期发展趋 势。 矿灯的类型 现阶段煤矿使用的矿灯大至分为三类铅酸电池矿灯镍 氢电池矿灯锂电池矿灯。 普通铅酸矿灯的蓄电池极板是由铅和结构的铅钙合金栏板 电池可浮充使用年。 质量稳定，可靠性高采用先进的生产工艺和严格 的质量控制系统，电池的质量稳定，性能可靠。电压 容量和密封在线进行检验。 电池结构 在电池中，部分数量的电解液被吸收在极片和隔板 中，以此增加负极吸氧能力，阻止电解液损耗，使电池能 够实现密封。 组件材料作用 正极 正极为铅锑钙合金栏板，内含氧 化铅为活性物质 保证足够的容量 长时间使用中保持蓄电池 容量，减小自放电 负极 负极为铅锑钙合金栏板，内含海 绵状纤维活性物质 保证足够的容量 长时间使用中保持蓄电池 容量，减小自放电 隔板 先进的多微孔隔板保持电解 液，防止正极裕负极短路。隔板采 用无纺超细玻璃纤维，在硫酸中化 学性能稳定。多孔结构有助于保持 活性物质反应所需的电解液 防止正负极短路 保持电解液 防止活性物质从电极表面 脱落 电解液 在电池的电化学反应中，硫酸作为 电解液传导离子 使电子能在电池正负极活 性物质间转移 外壳和盖 在没有特别说明下，外壳和盖子为 树脂 提供电池正负极组合栏板 放置的空间 具有足够的机械强度可承 受电池内部压力 安全阀 材质为具有优质耐酸和抗老化的 合成橡胶。帽状阀中有氯丁二烯橡 电池内压高于正常压力时 释放气体，保持压力正常 胶制成的单通道排气阀阻止氧气进入 端子 根据到点灯小时的照度 基本保持不变。 综上所述，节能型铅酸免维护矿灯选用新型矿灯专用 光源，设计专门的配光系统，不仅发光效率高，而且节能效果 好。 控制电路 该矿灯控制电路采用串联双保护电路，短路保护电流为 ，短路时间在内安全地切断电源，电路板根据本 质安全的要求，设计爬电的履铜皮间距元器件引脚与履铜皮 的间距，保证电路工作的绝对安全。 控制电路功能 该电路采用先进的高效率高稳定性高集成的高频开关 电源控制，调制输出，性能稳定，温升低，采用高精度 的恒流恒压控制电路，通过不同的程序可以对铅酸电池充电， 具有充电恒流过充停止等多种保护功能，最大限度延长电池 寿命，有效的提高电池安全性。同时采用低内阻专用开关控制 器对充电部分进行连接，当矿灯离开充电器即充电器断电或 从充电架上取下充电控制部分会自动脱离电池，最大限度的 增加产品的安全系数此时充电电路不带电，减少电池的损 耗。 控制电路特点 灯头内设有充放电管理板，有效地保证了电池的充放电。 充放电管理板具有以下特点 充电架的电压范围宽，该管理板可使用电压在 的矿灯充电架。 当电池电压到时，矿灯进入脉冲充电状态。 主光源放电电流控制在的最佳工作电 流内。 ④具有充电保护欠压保护和放电限流的功能，保证正常 充放电，延长了矿灯的使用寿命。 技术参数 序号项目单位池的不同，正负极端子可为 连接片棒状螺柱或引出线。端 子的密封为可靠的粘结剂密封。 密封件的颜色红色为正极，黑色 为负极 密封端子有助于大电流放 电和长的使用寿命 光源灯头的本安型设计 早期被用来作为指示灯光源，现今应用则相当广 泛。照明技术用在矿灯上，获得老式矿灯相同的照度，其 所耗能量仅为白炽灯泡的。其不漏气不漏电的特性，可 达的使用寿命，对矿灯来说是最佳的选择。它为多年 困扰我们的矿灯灯泡寿命短标准规定的问题。 矿灯通用安全要求标准的执行，使用替代白炽 灯泡成为了矿灯的新技术。 发光效能高，发出的热量少，因而省电的光谱 几乎全部集中于可见光频段，发光效率可达，不像 荧光灯那样耗能高，且产生有毒气体属于全固体冷光源， 体积小，结构坚固，工作电压低，实验结果表明，在相同照明 效果下比荧光灯管节能，节电效果明显。眩光小， 无辐射，使用中不产生有害物质荧光灯易挥发汞蒸汽，光谱 中几乎没有紫外线和红外线，利于减缓被照物老化速度，是绿 色环保无污染光源。 光源技术最主要的优点是较高的防爆安全性。光 源