CN101402438A - 绳式柔性提升过速过卷保护缓冲制动系统 - Google Patents

Abstract

一种绳式柔性提升过速过卷保护缓冲制动系统，它的光电编码器和/或电磁感应传感器与计算机控制柜相连，计算机控制柜与夹紧机构的动力控制柜相连，动力控制柜与提升绳夹紧机构相连，夹紧机构又与缓冲装置相连。若提升机过速运行，则本系统中的几个机构就会产生联动反应，最后由动力控制柜控制提升绳夹紧机构，使其作用于压辊组，改变压辊组相互之间的相对位置，夹紧从中穿过的提升钢丝绳，夹紧机构又与缓冲装置的横梁相接，从而实现提升容器强制性的缓冲制动。本发明灵敏可靠，当提升速度一旦超过设定值，加载机构(加载压辊组)即刻动作，可避免设在提升循环终端的缓冲制动装置由于速度过高，超出其速度适用范围导致的失效，从而防止超速过卷及飞车等恶性提升事故的发生。

Description

绳式柔性提升过速过卷保护缓冲制动系统

技术领域

本发明涉及矿井或其它工业及民用工程中垂直及斜坡提升系统运行中出现速度超过额定值，可能造成人员和财产损失时发挥作用的安全保护技术，特别是一种绳式柔性提升过速过卷保护缓冲制动系统。

背景技术

目前，为了保证矿井提升系统的安全，国家在《煤矿安全规程》及《冶金矿山安全规程》中早有明文规定必须设置限速电气开关保护，并需设置防撞梁及过卷缓冲保护装置等。对提升机本身也要求设置限速保护功能，但由于存在制动闸失效、电气信号或机械故障、静张力差超限、司机误操作等各种因素的作用，提升系统超速安全事故仍时有发生，往往导致人员和财产的重大损失。现有的防止过速装置采用的是自动断电配合绞车自身的保险闸。自动断电是使绞车提升机失去提升动力，当两边提升钢丝绳张力差很大时，仍会造成重侧(满载提升容器)加速下行，而轻侧(空载提升容器)随之上行，是十分危险的。因此必须配合绞车制动闸的同时作用；而绞车制动闸的制动力施加于绞车的卷筒，采用的是摩擦制动；高速摩擦时极易造成温度快速升高，摩擦系数迅速下降，致使制动失效。实际事故中就有将绞车卷筒钢质盘缘烧得发蓝发黑尚不能制动，最终导致重大损失的。而过卷保护缓冲装置中只能在提升容器已发生过卷，接近提升循环终端时才将制动力施加于提升容器，再通过提升钢丝绳作用于提升机上，而此时速度可能已经超过其能够保护的范围，导致保护失效。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于绳式柔性提升中过速过卷保护的缓冲制动系统，在整个提升循环中一旦出现超速时，可即刻将制动力施加于提升钢丝绳再作用于提升机，使其可靠平衡地得以制动，以避免单纯的终端缓冲制动保护因速度超出保护范围造成失效。

本发明拟对现有技术在以下几方面作出创新：

①将原有只用于提升循环终端的过卷保护缓冲装置的覆盖时空由终端扩展为全程，同时保留其原有的终端过卷保护的完整功能。

②缓冲制动力根据需要可随时施加于提升钢丝绳任一部位，在整个提升循环的任意时刻都可以通过改变绳端负载实现缓冲制动。原有绞车保险闸是作用于绞车本身而不是提升钢丝绳。原有的过卷保护缓冲装置是在提升循环的末端将制动力施加于提升容器，同样也不是直接作用于提升钢丝绳。由于提升钢丝绳(包括尾绳)贯穿于提升循环的全程，因而使任意地点和任意时刻通过绳端负荷控制来实现制动更为便捷。

③将原有过卷保护缓冲装置的被动保护方式更新为主动加被动的保护方式。主动一是指电子计算机自动控制缓冲装置随时实现超速保护，二是指人工(司机)通过紧急按钮控制夹紧机构进而带动缓冲装置随时实现保护。被动是指只有提升容器过卷一段距离后与缓冲装置横梁接触时缓冲装置才会动作，而不管是超速、全速、还是慢速，这作为自动控制、人工控制失效情况下的补充也是十分必要的。

实现本发明的具体方案是：

一种绳式柔性提升过速过卷保护缓冲制动系统，它的光电编码器和/或电磁感应传感器与计算机控制柜相连(通过电缆)，计算机控制柜与提升绳夹紧机构的动力控制柜相连(通过电缆)，动力控制柜与提升绳夹紧机构相连(通过油管或气管)，夹紧机构又与缓冲装置相连。

上述提升绳夹紧机构有两种形式，一是由油缸压辊组或气缸压辊组及其箱框构成，压辊组设在箱框上，提升钢丝绳从压辊间穿过，箱框与缓冲装置的横梁相接；二是由先导偏心圆夹紧部分与斜面压辊夹紧部分组合构成，先导偏心圆夹紧部分有两个偏心圆盘，提升绳从二者之间穿过，两个偏心圆盘内设有极性相反的电磁铁，偏心圆盘与电动机(可带减速装置)相接，斜面压辊夹紧部分的斜面轨设在箱框的滑槽中，两斜面轨之间为交错排列的压辊组，斜面压辊夹紧部分的箱框与缓冲装置的横梁相接。

上述夹紧机构中的偏心圆盘与提升钢丝绳接触处开有绳槽。

上述夹紧机构中的偏心圆盘的转轴上设有一对齿数和模数完全相同的齿轮付。

上述夹紧机构的动力控制柜还与一个人工紧急制动按钮相接。

上述提升钢丝绳可以是单根或是多根呈一列布置.

本发明的优点在于：

①无论提升容器处于提升循环中的任何一点，都能将缓冲器的制动力根据需要随时加诸提升钢丝绳(缓冲器制动力是由零逐渐增加到稳定值)，增大提升负荷迫使提升机及提升系统平稳制动，从而使缓冲制动器的保护覆盖时空由单纯的终端过卷(过放)保护变为随时随地的全程保护。

②一旦提升速度超过预设值，加载机构(加载压辊组)即刻动作，避免了设在提升循环终端的缓冲制动装置由于速度过高，超出其速度适用范围导致的失效，从而防止超速过卷及飞车等恶性提升事故的发生，防患于未然。

③缓冲制动装置(本申请人已授权的专利ZL02 2 78140.4)仍然装设在提升循环终端的过卷距离内(由于正常提升时，容器总处在过卷距离之下，因而不影响容器的正常提升)，同样对速度未超过预设值的过卷事故起到保护作用，只是此时加载机构(加载压辊组)不动作，制动力不是作用于提升钢丝绳，而是由横梁施加于提升容器之上。

④由于本专利申请人已获授权的专利技术-垂直提升系统过卷距离内塑变逆止缓冲装置(专利号：ZL02 2 78140.4)采用钢带塑性变形吸能制动且具有制动力逐步加载及可靠逆止功能，通过与本次新申请的发明专利结合到一起，使其优点发挥作用的时空大大扩展了，其最突出的优点：一是采用将动能转化成金属晶格的变形，即晶格的内能的能量转换方式，使其几乎不受外部环境的影响，制动特性的稳定性极高；二是采用曲轨压辊机构实现钢带制动力由零到稳定值的无极逐渐加载，大幅提高缓冲效果，使制动非常平稳，更重要的是因此大幅提高了其速度适用范围(德国西马格的同类钢带装置标明的适用速度是8m/s，而我们的装置已在实用中超过了20m/s)。其它诸多优点这里不再一一叙述，请参阅原专利资料。

⑤设置紧急制动按钮，使发生意外情况下，可人工启动缓冲装置实现紧急制动。增加了一项保护措施，提高了提升系统的安全性。

⑥夹紧机构与提升钢丝绳之间当瞬时提升力过大时可产生相对滑移，起到过载保护作用，同时滑移时提升钢丝绳在压辊组中的S型变形及其摩擦也起到吸能缓冲的作用。

附图说明

图1为本发明的原理方框图。

图2本发明的原理结构示意图。

图3为图2的A-A剖视图。

图4为夹紧及制动原理结构示意图。

图5为图4的俯视图。

图6为夹紧机构动作原理示意图。

图7为图6的B-B剖视图。

图8为图6的C-C剖视图。

图9为图6的D-D剖视图。

图10为斜面轨17的零件图。

具体实施方式

以上附图所公开的结构是本发明的实施例的结构。图中，各标号代表的部件为：

1-  光电编码器或传感器；

2-  计算机控制柜；

3-  提升绳夹紧机构；

4-  夹紧机构的动力控制柜；

5-  提升钢丝绳；

6-  缓冲制动装置的横梁；

7-  缓冲制动装置的滑柱；

8-  缓冲制动装置的套柱；

9-  设在套柱上的钢带；

10- 夹紧机构的压辊组；

11- 箱框；

12- 偏心圆盘；

13- 电动机；

14- 齿轮付；

15- 提升机(绞车)；

16- 提升容器；

17- 斜面压辊夹紧机构的斜面轨(厚度约几十毫米)；

18- 人工紧急制动按钮。

参阅图1，本发明由四个部分构成：①传感器速度识别部分；②电子计算机指令控制部分；③提升绳夹紧机构部分；④缓冲制动部分。

本发明是这样工作的：如图2、图6所示，采用光电编码器和/或电磁感应传感器1识别提升速度及其方向，通过计算机判别是否超速，根据判别结果通过控制电路或电磁阀控制夹紧机构3(即提升钢丝绳夹紧机构)。一旦发现提升速度超限，提升一侧的夹紧机构会马上自动夹紧提升钢丝绳(速度在正常范围内则不动作)，夹紧机构通过箱框11与缓冲制动器的横梁6联结，被夹紧的提升钢丝绳5会拖动夹紧机构3从而带着缓冲制动器的横梁6和滑柱7一起向上运动，滑柱在套柱8内运动时会使缓冲制动器的钢带产生均匀的塑性变形，实现吸能制动。缓冲制动器即为“垂直提升系统过卷距离内塑变逆止缓冲装置”，是本专利申请人的另一项已获授权的实用新型专利(专利号：ZL 02 2 78104.4)。有关详细内容可参阅该专利文件。当然，缓冲制动器亦可用它种形式。

本发明的关键部分-夹紧机构的实施例1：如图4，夹紧机构3由(油缸)压辊组10(或汽缸压辊组)及其箱框11构成，(油缸)压辊组10装设在箱框11上，提升钢丝绳5从中穿过，箱框11与缓冲制动器的横梁6联接在一起。当提升速度超限，电子计算机控制柜2发出夹紧指令时，动力控制柜4启动(电磁阀动作)，(油缸)压辊组10推出，改变各压辊组相互之间的相对位置，使提升钢丝绳5形成S型弯并夹紧提升钢丝绳5(见图6)，提升钢丝绳5可以是单根，也可以是多根呈一列布置。夹紧后，夹紧机构就会与提升钢丝绳5一起运动。

夹紧机构的实施例2：如图6、图7，夹紧机构分为两部分，即先导偏心圆夹紧部分和斜面压辊组夹紧部分。先导偏心圆夹紧部分有两个偏心圆盘12(圆盘或圆辊)。提升钢丝绳5从两个偏心圆盘12之间的空隙间穿过。两个偏心圆盘12内装有极性相反的电磁铁。正常情况下，电磁铁不通电，发生提升超速时，计算机控制柜2使电磁铁通电，磁场力使两个偏心圆盘12相互吸引，两圆盘绕各自的偏心轴向提升钢丝绳5转动，直至与提升钢丝绳5接触，接触后提升钢丝绳5会带动其两边的偏心圆盘12转动，使偏心圆盘12对钢丝绳5愈夹愈紧，直至锁紧并一起向上运行。先导偏心圆夹紧部分可作为独立的夹紧机构使用(此时其与缓冲制动器的横梁6直接联接)；也可与斜面压辊夹紧部分组合使用。先导偏心圆夹紧部分的初始动力同样可用电动机13(油马达或汽缸、油缸)，即由电动机13驱动偏心圆盘12而不是靠电磁铁的磁场作用。偏心圆盘12与提升钢丝绳5接触处开有绳槽，以增大其相互作用力和可靠性。两个偏心圆盘12的转轴上设一对齿数和模数完全相同的齿轮付14，以保证它们同步动作。

下面说明先导偏心圆夹紧机构与斜面压辊夹紧机构组合使用情况：

如图6、图7，先导偏心圆夹紧机构夹提升钢丝绳5后随提升钢丝绳5上行，带动斜面压辊夹紧机构斜面轨17在其箱框的滑槽中向上滑行，斜面轨17作用于提升钢丝绳5两侧交错排列的压辊10，使其产生水平运动迫使钢丝绳5产生S型的弯，从而夹紧提升钢丝绳5，使斜面压辊夹紧机构随提升钢丝绳5上行，斜面压辊夹紧机构与缓冲制动器的横梁6联接，从而使其缓冲制动力加诸提升钢丝绳5使提升系统平稳制动。采用组合夹紧的主要目的是分散提升钢丝绳的夹紧力，提高其安全可靠性，减少夹紧力对提升钢丝绳和夹紧机构本身造成损伤的可能性。

本发明的工作原理：装于绞车15(提升机)卷筒轴端的光电编码器1将卷筒转速值及转动方向测出后传输给计算机控制柜2，经计算比较判定是否过速，速度正常则不动作，速度超标则向提升一侧的夹紧机构3的动力控制柜4发出动作指令，夹紧机构3动作后夹紧提升钢丝绳5，夹紧机构3与缓冲制动器的横梁6采用紧固联接，这样上行的提升钢丝绳5就会拖动夹紧机构3和缓冲制动器的横梁6一起上行，缓冲制动器的横梁6带动其滑柱7在其套柱8中向上滑行(每根横梁挑着两根滑柱，像挑担子一样)；滑行时会使装设在套柱上的钢带9产生由小变大，尔后持续、均匀的塑性变形，从而吸收提升系统的动能，实现平稳的缓冲制动。缓冲制动本身的工作原理请参阅已授权专利文件(ZL 02 2 78140.4)另外，对夹紧机构3设有专门的人工紧急按钮18，当绞车司机发现速度异常，需要紧急制动时，可直接操作紧急按钮18驱动上升一侧夹紧机构3进行紧急缓冲制动。

以上叙述中若有未详细说明的内容，应为本专业的技术人员公知或应知的技术，在此不再赘述。

Claims (6)

1.一种绳式柔性提升过速过卷保护缓冲制动系统，其特征在于：它的光电编码器和/或电磁感应传感器(1)与计算机控制柜(2)相连，计算机控制柜(2)与夹紧机构的动力控制柜(4)相连，动力控制柜(4)与提升绳(5)的夹紧机构(3)相连，夹紧机构(3)又与缓冲装置相连。

2.按权利要求1所述的绳式柔性提升过速过卷保护缓冲保护制动系统，其特征在于：上述提升绳夹紧机构(3)有两种形式，一是由油缸压辊组或气缸压辊组(10)及其箱框(11)构成，压辊组(10)设在箱框(11)上，提升钢丝绳(5)从压辊间穿过，箱框(11)与缓冲装置的横梁(6)相接；二是由先导偏心圆夹紧部分与斜面压辊夹紧部分组合构成，先导偏心圆夹紧部分有两个偏心圆盘(12)，提升绳(5)从二者之间穿过，两个偏心圆盘(12)内设有极性相反的电磁铁，偏心圆盘(12)与电动机(13)相接，斜面压辊夹紧部分的斜面轨(17)设在箱框的滑槽中，两斜面轨(17)之间为交错排列的压辊组(10)，斜面压辊夹紧部分与缓冲装置的横梁(6)相接。

3.按权利要求2所述的绳式柔性提升过速过卷保护缓冲制动系统，其特征在于：上述夹紧机构中的偏心圆盘(12)与提升钢丝绳(5)接触处开有绳槽。

4.按权利要求2所述的绳式柔性提升过速过卷保护缓冲制动系统，其特征在于：上述夹紧机构中的偏心圆盘(12)的转轴上设有一对齿数和模数完全相同的齿轮付(14)。

5.按权利要求1所述的绳式柔性提升过速过卷保护缓冲制动系统，其特征在于：上述夹紧机构(3)的动力控制柜(4)还与一个人工紧急制动按钮(18)相接。

6.按权利要求1所述的绳式柔性提升过速过卷保护缓冲制动系统，其特征在于：上述提升钢丝绳(5)是单根或是多根呈一列布置。

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