CN102431927A - 立井罐笼稳罐锁罐装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

立井罐笼稳罐锁罐装置及使用方法，包括罐笼、液压盘式制动器、锁罐条、液控单向锁、液压站和控制操作台，所述锁罐条通过螺栓安装固定在罐笼底盘或与罐笼进出车端立柱设计为一体结构，液控单向锁安装在液压盘式制动器外接油管处，锁罐条对称的两侧面设有偶数对液压盘式制动器，本发明彻底解决设备在进出罐笼过程中因液压油管破裂或油缸密封损坏而造成重大提升运输事故；简化设备进出罐笼动作过程，缩短设备进出罐笼时间，降低运行维护工作量；消除在整个锁罐过程中，设备进出罐笼和进出罐笼完毕后钢丝绳弹性伸缩对罐笼和井筒套架的冲击，以及因钢丝绳受力变化而产生的罐笼蠕动和撞击噪音，扩大罐笼停车允许误差范围，减少对高性能提升机电控系统的依赖。

Description

立井罐笼稳罐锁罐装置及使用方法

技术领域

本发明是一种立井罐笼稳罐锁罐装置及使用方法，涉及一种用于矿山立井罐笼提升，防止罐笼上下窜动过大影响正常装卸载的稳罐装置。

背景技术

在金属/非金属矿山副立井提升系统中，罐笼作为关键设备，主要担负着设备、物料和人员的上下井运输任务，随着科学技术的发展，传统的小型罐笼已很难满足现代化矿井大型采掘设备上下井周转的需求，因此罐笼也越来越趋向于大型化、重型化。但在周转的重型设备进出罐笼过程中，由于罐笼内设备重量变化造成的提升钢丝绳伸缩能量使罐笼跟随其上下窜动，造成设备进出罐笼困难和诸多提升运输事故（如掉道摔坏设备等）发生。为确保井上下重型设备周转安全、可靠和方便，必须在井上下相应停车位置设置锁罐装置，以克服在重型设备进出罐笼时因钢丝绳伸缩而上下窜动。

据了解目前国内外锁罐装置主要有3种型式，3种型式之间的区别在于系统组成不同、动作原理不同、能量转换方式不同。型式1主要有稳罐臂和缓冲油缸组成，重型设备进出罐笼时主要利用缓冲油缸锁罐，其能量变化主要在钢丝绳和缓冲油缸之间转换；型式2主要有托爪、摇台摇臂和驱动液压油缸组成，重型设备进罐笼时主要利用托爪锁罐，其能量变化主要在钢丝绳和托爪之间转换，重型设备出罐笼时主要利用摇台摇臂锁罐，其能量变化主要在钢丝绳和摇台摇臂之间转换；型式3主要有上、下锁紧爪和驱动液压油缸组成，重型设备进罐笼时主要利用下锁紧爪锁罐，其能量变化主要在钢丝绳和下锁紧爪之间转换，重型设备出罐笼时主要利用上锁紧爪锁罐，其能量变化主要在钢丝绳和上锁紧爪之间转换。

现有技术的技术方案：

型式1（见附图1）：其锁罐原理是当罐笼到位停稳后，先利用缓冲油缸将稳罐臂与罐笼底盘预留孔调平，再利用稳罐臂内液压油缸将捕捉器推进罐笼底盘预留孔内，调整缓冲油缸缸内油压将罐笼锁定在水平位置。在重型设备进出罐笼过程中，因设备重量变化本应引起的提升钢丝绳伸缩能量暂有缓冲油缸承担，钢丝绳和罐笼保持静止。设备完全进出罐笼后，缓冲油缸因缸内油压缓慢释放而上下移动，稳罐臂、罐笼、钢丝绳跟随同步上下，缓冲油缸获得的能量释放转变为钢丝绳伸缩能量，待钢丝绳伸缩能量与进出罐笼的重型设备重量相等时，收回捕捉器，罐笼与捕捉器分离，具备正常运行条件，整个锁罐过程结束。

型式2（见附图2）：其锁罐原理是当罐笼到位后，利用液压油缸驱动托爪将罐笼缓慢托起，再驱动摇台摇臂液压油缸使摇臂与罐笼紧密搭接，将罐笼限定在托爪和摇台摇臂之间。在重型设备进罐笼过程中，由于托爪托住罐笼，因设备重量增加本应引起的提升钢丝绳伸长能量暂有托爪承担，钢丝绳和罐笼保持静止。设备完全进罐笼后，驱动液压油缸抬起摇台摇臂，罐笼缓慢上提，托爪获得的能量释放转为钢丝绳伸长能量，待钢丝绳伸长能量与进罐笼设备重量相等时，驱动液压油缸收回托爪，罐笼与托爪分离，罐笼具备运行条件，整个锁罐过程全部结束，在重型设备出罐笼过程中，因设备重量减少本应引起的提升钢丝绳缩短能量暂有摇台摇臂承担，钢丝绳和罐笼保持静止。设备完全出罐笼后，驱动液压油缸缓慢抬起摇台摇臂，罐笼、钢丝绳跟随摇台摇臂同步上行，摇台摇臂获得的能量释放转变为钢丝绳缩短能量，待钢丝绳缩短能量与出罐笼设备重量相等时，驱动液压油缸继续上抬摇台摇臂，收回托爪，罐笼与摇台摇臂、托爪脱离，罐笼具备运行条件，整个锁罐过程全部结束。

型式3（见附图3）：其锁罐装置原理是当罐笼到位停稳后，利用液压油缸驱动上下锁紧爪至罐笼底盘预设位置。在重型设备进罐笼过程中，由下锁紧爪托住罐笼，因设备重量增加本应引起的提升钢丝绳伸长能量暂有下锁紧爪承担，钢丝绳和罐笼保持静止，设备完全进罐笼后，上锁紧爪收回，罐笼缓慢上提，下锁紧爪获得的能量释放转变为钢丝绳伸长能量，待钢丝绳伸长能量与进罐笼设备重量相等时，驱动液压油缸收回下锁紧爪，罐笼具备运行条件，整个锁罐过程全部结束；在重型设备出罐笼过程中，因设备重量减少本应引起的提升钢丝绳缩短能量暂有上锁紧爪承担，钢丝绳和罐笼保持静止，设备完全出罐笼后，下锁紧爪收回，罐笼缓慢下放，上锁紧爪获得的能量释放转变为钢丝绳缩短能量，待钢丝绳缩短能量与出罐笼设备重量相等时，再收回上锁紧爪，罐笼具备运行条件，整个锁罐过程全部结束。

现有技术的缺点：

型式1的缺点：罐笼停止运行后，捕捉器与罐笼预留孔对位比较困难；在重型设备进出罐笼过程中，缓冲油缸内的油压有时会急剧变化，易造成油缸密封损坏，漏油或爆缸，并会由此造成钢丝绳和罐笼猛然伸长和收缩，继而上下跳动，不仅极易发生提升运输事故，还会给钢丝绳增加额外动负荷，对四角罐道造成较大冲击；缓冲油缸初始油压大小、油压方向确定困难，程序及控制繁琐，整个锁罐过程时间较长。不同重量设备初始油压设定不同，初始油压设定过大，易造成提升机最大静张力差超过设计值而导致钢丝绳打滑，摩擦衬垫损坏；初始油压过小，在设备进出罐笼过程中，无法确保罐笼底盘与承接装置摇台始终处在同一水平上，给设备进出罐笼增加了一定困难；设备进罐笼还是出罐笼决定油压是正向还是负向，一旦判断失误，将会造成钢丝绳和罐笼猛然伸长和收缩，继而上下蠕动，极易造成缓冲油缸密封损坏，漏油或爆缸；由于捕捉器与罐笼预留孔为硬接触，在罐笼蠕动过程中，产生的噪音较大。

型式2的缺点：对罐笼停车位置要求精度较高，一旦罐笼重（轻）载下放未到位停车或重（轻）载上提过位停车，如果摇台摇臂油缸初始压力过大，将会造成提升机最大静张力差超过设计值而导致钢丝绳打滑，摩擦衬垫损坏；在设备进出罐笼过程中，一旦液压站故障或油管破裂、系统渗漏等均会造成钢丝绳和罐笼猛然伸长和收缩，继而上下蠕动，这不仅极易发生提升运输事故，还会给钢丝绳增加额外动负荷，并对四角罐道造成较大冲击；在摇台摇臂能量释放过程中，需对油压压力进行准确控制，确保钢丝绳、罐笼跟随摇台摇臂同步上行，压力释放过快，将会造成钢丝绳和罐笼上下蠕动，压力释放过慢，整个锁罐过程时间较长；同时由于罐笼与摇台摇臂为硬接触，因此在罐笼移动过程中，噪音较大。

型式3的缺点：要求罐笼停车位置必须准确，因为上下锁紧爪距罐笼底盘上下的间隙仅为20mm，一旦罐笼停车误差大于20mm，设备进出罐笼将无法进行；设备进出罐笼完毕后，上下锁紧爪收回困难，在收回前必须先将非受力锁紧爪收回，然后再反向开车，罐笼慢速反向位移后，再将受力的锁紧爪收回，罐笼才能正常提升，动作过程较为繁琐；在上下锁紧爪伸出和收回过程中，控制过程较为复杂，首先必须检测罐笼停车位置是否准确，还要检测上下锁紧爪动作是否到位，还要判断哪一个锁紧爪受力，每一个检测环节都不允许出错，否则将会造成重大事故；由于动作控制过程均较复杂，系统运行维护难度较大，整个锁罐过程时间较长。

发明内容

1、彻底解决设备在进出罐笼过程中因液压油管破裂或油缸密封损坏而造成重大提升运输事故；

2、简化设备进出罐笼动作过程，缩短设备进出罐笼时间，降低运行维护工作量；

3、消除在整个锁罐过程中，设备进出罐笼和进出罐笼完毕后钢丝绳弹性伸缩对罐笼和井筒套架的冲击，以及因钢丝绳受力变化而产生的罐笼蠕动和撞击噪音。

4、扩大罐笼停车允许误差范围，减少对高性能提升机电控系统的依赖。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

立井罐笼稳罐锁罐装置，包括罐笼、液压盘式制动器、锁罐条、液控单向锁、液压站和控制操作台，所述锁罐条固定于罐笼底盘或与罐笼进出车端立柱设计为一体结构，锁罐条对称的两侧面设有偶数对液压盘式制动器，所述液压盘式制动器内设有碟簧，液控单向锁安装在液压盘式制动器外接油管处；所述液压站和液压盘式制动器之间设有液压管路。

作为优选，所述液压站和控制操作台安装在控制室内，所述液压盘式制动器成对组装于闸座上，所述闸座对称布置在罐笼进出车两端。

作为优选，所述一个/一对液压盘式制动器配置一个液控单向锁。

作为优选，所述液压盘式制动器和液控单向锁布置于摇台的下方或上方，所述液压盘式制动器和液控单向锁均连接于提供动力和控制的液压电控系统。

本发明还提供一种使用上述立井罐笼稳罐锁罐装置的方法：提升罐笼到位停车后，液压站向液控单向锁控制口提供压力油，液控单向锁反向导通，液压盘式制动器内油压通过供油管路外泄至液压站的油箱，液压盘式制动器失压抱紧锁罐条，通过锁罐条锁紧罐笼，然后放下摇台，进行重型设备进出罐笼作业；

设备进出罐笼完毕后，首先抬起摇台，释放液控单向锁控制油压，再通过液压站的比例阀控制液压盘式制动器内油压上升，液压盘式制动器敞开，液压盘式制动器内碟簧能量逐渐释放转变为提升钢丝绳伸长或缩短能量，待钢丝绳1和罐笼静止后，进行提升操作。

上述技术方案有以下特点：

1、充分利用液压盘式制动器失压抱紧特性。在重型设备进出罐笼过程中，因设备进出罐笼引起的能量变化全部由液压盘式制动器内碟簧承担，碟簧为机械装置，制动力恒定，罐笼和液压盘式制动器之间不会发生相对位移，因此不会导致液压系统油管破裂、密封损坏等故障，不会发生提升运输事故和额外噪声；

2、液压盘式制动器具有较好的制动性能，通过控制液压站输出油压，就能控制液压盘式制动器敞开过程，确保钢丝绳和罐笼平稳位移，不会导致因钢丝绳和罐笼猛烈受力而给钢丝绳增加额外动负荷和对四角罐道形成冲击；同时由于液压盘式制动器与罐笼锁罐条表面接触材料为高强度摩擦片，罐笼锁罐条与液压盘式制动器之间虽有相对滑动，但不会产生噪音，且时间较短。

3、液压盘式制动器布置在罐笼锁罐条两侧，在设备进出罐笼过程中，液压盘式制动器抱紧力作用在罐笼外侧锁罐条的两侧，而与罐笼上下和内部均无接触，因此在液压盘式制动器敞开释放罐笼锁罐条时，提升机无需反转。

4、自开始锁罐至锁罐过程结束，仅需检测液压盘式制动器敞开、抱紧是否到位，制动器内部油压是否稳定，因此动作控制过程比较简单，且易于实现。

5、通过配套液压站电控换向阀和在液压盘式制动器外接油管口安装的液控单向锁双重控制，确保在设备进出罐笼过程中，液压盘式制动器始终处在抱紧状态；确保在罐笼运行期间，液压盘式制动器始终处在敞开状态。

6、在重型设备进出罐笼前，因罐笼锁罐条有效长度较大，只要罐笼停车位置在误差允许范围内即可，该误差允许范围要比型式3要求的误差允许范围大得多。

有益效果：

1、锁罐装置安全可靠性大大提高。（1）在设备进出罐笼过程中，罐笼由液压盘式制动器内机械装置碟簧承担，无需外部油压等动力维持，因此罐笼在进出车过程中始终保持在静止状态，不会上下左右晃动；在设备进出罐笼完毕后释放罐笼锁罐条过程中，由于液压盘式制动器制动性能稳定、制动力易于控制等特点，不会造成钢丝绳和罐笼猛然受力而剧烈运动；（2）采用在液压盘式制动器入油口处加安液控单向锁等多重保护措施，严防在设备进出罐笼过程中液压盘式制动器误敞闸，在罐笼运行期间液压盘式制动器误抱闸。

2、动作流程简化，控制难度较低，易于实现和维护。（1）液压盘式制动器与罐笼锁罐条之间采用侧面布置，只要液压盘式制动器敞开，罐笼便具备运行条件，无需提前启动提升机反转。（2）整个锁罐过程，仅需控制检测液压盘式制动器的抱紧和敞开，动作控制过程十分简单。

3、整个锁罐过程时间大大缩短，原锁罐装置仅锁罐一个过程就需10-15S的时间，现仅需1-2S，原锁罐装置释放时间需35-45S，现锁罐装置释放时间仅需10-13S，整个过程共约缩短时间44S-45S。

4、罐笼停车误差允许范围由20mm可扩大至100mm甚至可更大，国内普通提升机电控系统均能做到，实现比较容易。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1：型式1立井提升罐笼锁罐装置结构立面示意图；

图2：型式2立井提升罐笼锁罐装置结构立面示意图；

图3：型式3立井提升罐笼锁罐装置结构立面示意图；

图4：本发明系统构成示意图；

图5：本发明液压盘式制动器剖面图；

图6：本发明锁罐装置动作控制流程示意图；

图7：实施例1立井罐笼稳罐锁罐装置及配套装置结构立面示意图；

图8：实施例2立井罐笼稳罐锁罐装置及配套装置结构立面示意图；

图9：为图4的A部放大示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

如图4、5、6、7、9所示，立井罐笼提升的锁罐装置与摇台13配合使用。其中，立井罐笼提升的锁罐机构由制动闸座6、液压盘式制动器5、液压单向锁7、锁罐条4组成。锁罐条4与罐笼2采用固定螺栓连接，安装在进出车侧的罐笼底盘3上平面以下（下移距离为摇台摇尖的厚度），液压盘式制动器5与制动闸座6采用固定螺栓连接，再将制动闸座6通过固定螺栓安装固定在基础工字钢梁12上；液控单向锁7安装在液压盘式制动器5入油口处。根据进出罐笼2的负荷大小，确定罐笼进出车侧安装的液压盘式制动器5数量，但液压盘式制动器5必须成对使用，且液压盘式制动器5进出车侧数量应一致，安装位置应对称。摇台13与摇台底座14采用柱销连接，摇台13下方中部安装有液压驱动油缸。锁罐装置布置在摇台13的下方。锁罐装置和摇台13均由液压电控系统提供动力和控制。

工作时，当提升罐笼2到位停车后，液压站8向液控单向锁7控制口提供压力油，液控单向锁7反向导通，液压盘式制动器5内油压通过供油管路11外泄至液压站8油箱，液压盘式制动器5失压抱紧锁罐条，通过锁罐条4锁紧罐笼2，然后放下摇台13，进行正常的重型设备进出罐笼2作业，在此过程中，因设备进出罐笼2引起的能量变化全部转由液压盘式制动器5内碟簧10承担。设备进出罐笼2完毕后，首先要抬起摇台13，释放液控单向锁7控制油压，再通过液压站8比例阀控制液压盘式制动器5内油压缓慢上升，液压盘式制动器5缓慢敞开，液压盘式制动器5内碟簧10能量逐渐释放转变为提升钢丝绳1伸长或缩短能量，待钢丝绳1和罐笼2静止后，具备正常提升条件。

在提升钢丝绳1伸长或收缩过程中，因伸长收缩速度可以控制，因此不会造成提升钢丝绳1猛然伸长或收缩，继而上下跳动，给钢丝绳1增加额外动负荷，影响正常提升

实施例2：

如图4、5、6、8、9所示，立井罐笼2提升的锁罐装置和固定承重搭接平台15配合，锁罐条4与罐笼进出车端立柱采用一体化设计。所述锁罐装置的动作、要求与实施例1相同。所不同的是，旋转摇台13由固定承重搭接平台15代替，固定承重搭接平台15在罐笼2启停和运行过程中静止不动，且安装时其上平面应与正常停车后的罐笼底盘3上平面平齐，以方便进出车；锁罐条4安装时也需与罐笼底盘3上平面平齐。在本方案中对提升机电控和安装要求精度较高，停车位置上下和左右误差应控制在±5mm以内。

最后应说明的是：以上所述仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.立井罐笼稳罐锁罐装置，包括罐笼，其特征在于：还包括液压盘式制动器、锁罐条、液控单向锁、液压站和控制操作台，所述锁罐条固定于罐笼底盘或与罐笼进出车端立柱设计为一体结构，锁罐条对称的两侧面设有偶数对液压盘式制动器，所述液压盘式制动器内设有碟簧，液控单向锁安装在液压盘式制动器外接油管处；所述液压站和液压盘式制动器之间设有液压管路。

2.根据权利要求1所述的立井罐笼稳罐锁罐装置，其特征在于：所述液压站和控制操作台安装在控制室内，所述液压盘式制动器成对组装于闸座上，所述闸座对称布置在罐笼进出车两端。

3.根据权利要求1所述的立井罐笼稳罐锁罐装置，其特征在于：所述一个/一对液压盘式制动器配置一个液控单向锁。

4.根据权利要求1所述的立井罐笼稳罐锁罐装置，其特征在于：所述液压盘式制动器和液控单向锁布置于摇台的下方或上方，所述液压盘式制动器和液控单向锁均连接于提供动力和控制的液压电控系统。

5.根据权利要求1所述的立井罐笼稳罐锁罐装置的使用方法，其特征在于：提升罐笼到位停车后，液压站向液控单向锁控制口提供压力油，液控单向锁反向导通，液压盘式制动器内油压通过供油管路外泄至液压站的油箱，液压盘式制动器失压抱紧锁罐条，通过锁罐条锁紧罐笼，然后放下摇台，进行重型设备进出罐笼作业；

设备进出罐笼完毕后，首先抬起摇台，释放液控单向锁控制油压，再通过液压站的比例阀控制液压盘式制动器内油压上升，液压盘式制动器敞开，液压盘式制动器内碟簧能量逐渐释放转变为提升钢丝绳伸长或缩短能量，待钢丝绳和罐笼静止后，进行提升操作。

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