CN102874707B - 起升机构及其非能动安全制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种起升机构及其非能动安全制动系统，该非能动安全制动系统包括：液压/气压驱动的安全制动器，作用于所述卷筒，在被所述液压或气压驱动时对所述卷筒进行制动；为所述安全制动器制动提供液压/气压的蓄能液压源/气压源；带限速装置的方向阀，轴连接于所述卷筒的尾部轴，并连接在所述安全制动器与所述液压源/气压源之间的油路/气路上，以在所述卷筒处于静止或正常工作时使所述油路/气路处于断路状态，在所述卷筒超速时使所述油路/气路处于通路状态。本发明提高了起升机构的安全性。

Description

起升机构及其非能动安全制动系统

技术领域

本发明涉及起升机构，尤其涉及用于起升机构的一种非能动安全制动系统。

背景技术

现有技术中，起升机构出于安全制动的需要，需要安装安全制动系统，在卷筒超过额定转速一定值后，使卷筒制动并停止转动，起到安全制动作用。

现在常用的安全制动系统，包括液压盘式安全制动器（作用在卷筒的法兰盘上）、包括液压站在内的液压系统、电磁阀及配套的管路、分别安装在卷筒（低速轴）和电机（高速轴）的编码器及相应的电气控制系统等，当低速轴、高速轴的转速比超过设定值（一般为减速器速比的1.2-1.4倍）时，电气控制系统通过液压系统使得安全制动器动作将卷筒制动。

上述安全制动系统结构繁杂，在整个制动过程中必须提供额外的动力----电力，且由电气控制系统参与整个系统的控制，如电气控制系统出现问题则可能产生严重后果，或者如果有突然停电的情况，安全制动器也可能动作并抱死卷筒，产生严重后果，因此安全性不高。

因此，需要一种不用提供额外动力的、结构简单的安全制动系统，以解决以上问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种不用提供额外动力的、结构简单的安全制动系统，以解决现有技术的安全制动系统结构复杂、依赖外部动力和安全性不高的技术问题。

本发明的另一目的在于提供一种具有本发明非能动安全制动系统的起升机构

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种非能动安全制动系统，用于起升机构在其卷筒超过正常转速一定值时的制动，所述非能动安全制动系统包括：液压/气压驱动的安全制动器，作用于所述卷筒，在被所述液压或气压驱动时对所述卷筒进行制动；为所述安全制动器制动提供液压/气压的蓄能液压源/蓄能气压源；带限速装置的方向阀，轴连接于所述卷筒的尾部轴，并连接在所述安全制动器与所述蓄能液压源/蓄能气压源之间的油路/气路上，以在所述卷筒处于静止或正常工作时使所述油路/气路处于断路状态，在所述卷筒超速时使所述油路/气路处于通路状态。

本发明的起升机构，具有本发明的非能动安全制动系统。

本发明的有益效果在于，本发明的非能动安全制动系统，结构简单，不需要在整个制动过程中提供额外的动力，也不需要由电气系统进行控制，也不会因突然停电而抱死卷筒，在卷筒（起升机构的低速轴）超过额度转速一定值后，自动启动安装在卷筒上的安全制动器，使起升机构制动并停止转动，起到安全制动作用。增加了本发明的非能动安全制动系统及本发明的起升机构的有效性和安全性。

附图说明

图1为本发明实施例的起升机构及其非能动安全制动系统的示意图；

图2为本发明实施例的非能动安全制动系统的方向阀在零转速处于截止位的示意图；

图3为本发明实施例的非能动安全制动系统的方向阀在正常工作转速处于截止位的示意图；

图4为本发明实施例的非能动安全制动系统的方向阀在超速时处于连通位的示意图。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

本发明实施例的非能动安全制动系统能够用在本发明实施例的起升机构中，能够在无额外动力的条件下，在卷筒（低速轴）超过额定转速一定值后，通过将驱动安全制动器的液压系统或气动系统由截止位切换至连通位，自动启动安装在卷筒上的安全制动器，使起升机构的卷筒制动并停止转动，起到安全制动作用。

以下具体介绍本发明实施例的非能动安全制动系统，本实施例以气动系统驱动安全制动器，但本发明的非能动安全制动系统，同样也可以由液压系统驱动安全制动器。

如图1所示，本发明实施例的起升机构，主要由两台电机11、两台制动器12、一台行星减速器14、两个卷筒7组成，制动器12用于电机11正常停止工作时的制动，电机11与减速器14之间通过联轴器13轴连接，卷筒7与减速器14之间通过联轴器16轴连接。电机12是高速轴，卷筒7是低速轴。卷筒7的两端具有端部法兰71，卷筒7的远离减速器14的一端具有尾部轴72。

图1为本发明实施例的非能动安全制动系统的示意图，如图1所示，本发明实施例的非能动自动安全制动系统，主要包括安全制动器9、作为制动气源的蓄能压力容器10及带限速装置的方向阀8（以下简称方向阀），还包括闸阀15、气路管线17及管路间的接头、气动阀门（图中未示出）等辅助部件。

其中，安全制动器9安装且作用在起升机构的卷筒7的远离减速器14端部法兰71上，安全制动器9由气缸推动，压力容器10内可储存有高压惰性气体，以为安全制动器9的气缸供气及提供气压。方向阀8安装在卷筒7的尾部轴72的轴端，如图2-图4所示，本发明实施例的非能动安全制动系统的方向阀8，包括转轴1、作为旋转体的一对小钢球2、一对转臂3、阀芯4、作为弹性元件的压缩弹簧5以及阀体6。当卷筒7转速超速时，方向阀8在其一对小钢球2的离心力的作用下推动阀芯4动作，使得方向阀8进行换位，将储存在压力容器10的高压气体送至安全制动器9的气缸，进而推动安全制动器9动作，将卷筒7抱死制动，完成了在卷筒7超速时的安全制动功能。本发明实施例的非能动安全制动系统，可以适用于所有需要安全制动器的、各种型式的起升机构。

起升机构正常工作时，由两台电机11、两台制动器12的动作来控制重物的起升或下降。当两台制动器12有故障、无法正常将重物制动住时、或者行星减速器14的内部齿轮有损坏时，低速轴的卷筒7在起吊重物重力的作用下，会加速转动。当卷筒7转速超过正常转速一定值时，与卷筒7的尾部轴72轴连接的方向阀8开始动作，从气路截止位切换至气路连通位。这时储存在压力容器10的高压惰性气体通过气路管线7、方向阀8流动至安全制动器9的气缸，进而推动安全制动器9动作，将卷筒7的端部法兰71抱住，最终使卷筒7停止转动，将重物安全保持在空中，防止其高速坠地，造成严重事故。如果起升机构的电气系统有故障或者突然停电时，正常工作的制动器12也能将起升机构制动，安全制动器9不会动作，不会产生不良后果。

下面在具体介绍本发明实施例的非能动制动系统的方向阀的具体结构。

图2为本发明实施例的非能动安全制动系统的方向阀在卷筒零转速的示意图，处于截止位，图3为本发明实施例的非能动安全制动系统的方向阀在卷筒正常工作转速的示意图，处于截止位，图4为本发明实施例的非能动安全制动系统的方向阀在卷筒超速时的示意图，处于连通位。图中的箭头表示的是连通或截止的状态变化。

如前所述，本发明实施例的非能动安全制动系统的方向阀8，包括转轴1、作为旋转体的一对小钢球2、一对转臂3、阀芯4、作为弹性元件的压缩弹簧5以及阀体6。以下依次介绍各个元件。

转轴1与卷筒7的尾部轴72轴连接，也即与起升机构的低速轴相连接。转轴1与尾部轴72联动，因此当卷筒7超速时，转轴1的速度也将加快。如图2所示，转轴1的左端用于与尾部轴72轴连接，转轴1的右端伸入阀芯4的外露部分41末端的凹陷内圆孔410中，转轴1的旋转并不带动阀芯4旋转。

一对小钢球2，连接在转臂3上，当然，也可以是其他的金属球体或有一定重量的非金属球体作为旋转体来替代这对小钢球2。在卷筒7超速时，在转轴1的带动下，小钢球2高速旋转产生离心力，带动转臂3从小夹角（与转轴1的夹角，由于受到凹陷内圆孔410的限位而夹角较小）位置摆动到垂直于转轴1的位置，小钢球2高速转动产生的离心力带动转臂3克服压缩弹簧5的弹性力使阀芯4的外露部分41移动，进而推动阀芯4在阀体6内滑动，实现方向更换，将气动系统从气路截止位转换为气路连通位。

一对转臂3，每一转臂3的一端铰接于转轴1，另一端固定连接一小钢球2；两个转臂3铰接于转轴1的纵向上的同一位置。可在转轴1上开一横向的轴孔，在轴孔中穿设一长度大于转轴1直径的销轴，分别将两转臂3铰接于伸出于上述轴孔的销轴的两端。转轴1转动时，也带动转臂3一起转动。本实施例中，如图1所示，转轴1在转臂3的铰接位置又向右延伸了一段距离。当然，转轴1也可以只延伸到转臂3的铰接位置，并且，转轴1与转臂3的铰接点也伸入阀芯4的外露部分41末端的凹陷内圆孔410中。

阀芯4包括露在阀体6外侧的外露部分41和在阀体6内滑动的阀芯体42，外露部分41的直径大于阀芯体42的直径，外露部分41的末端（即非与阀芯体42相连的一端）具有一凸缘411和一凹陷内圆孔410，凹陷内圆孔410例如为圆柱状或半椭球状，转轴1的非与尾部轴72连接的一端连同转轴1与转臂3的铰接点伸进凹陷内圆孔410中。阀芯体42在阀体6的中心滑动，阀芯体42上具有供阀体6气路连通的通道（例如通孔）。

压缩弹簧5套装在阀芯4的外露部分41的外周，压缩弹簧5的一端抵顶于凸缘411内侧，另外一端抵顶于阀体6的外表面，压缩弹簧5也可以由其他的弹性元件来代替。在卷筒7处于静止（或称零速）或正常工作转速时，压缩弹簧的张力使阀芯体42处于截止位，卷筒7转速超过正常转速一定值时，小钢球2旋转的离心力克服压缩弹簧5的张力使阀芯体42滑动至截止位。

阀体6具有进口61和出口62，阀芯4在如图1-图3所示的左侧位置时，阀体6的进口61和出口62互不连通，为气路截止位；滑动到右侧位置时，阀体6的进口61和出口62通过阀芯体42上设置的通孔（或通道）而连通，为气路连通位。进口61和出口62连接在非能动安全制动系统的驱动安全制动器9的气动系统的气路上，以切换气路的连通与截止。

如图3所示，当转轴1随卷筒7正常工作转动时，小钢球2在离心力的作用下，带动转臂3摆动到与转轴1具有一定的夹角，并推动阀芯4向右滑动一定的距离，并在压缩弹簧5的作用下，确保正常转速下，阀芯4处于气路截止位，防止出现误动作。

如图4所示，当卷筒7转速超过正常转速一定值时，小钢球2在离心力的作用下，带动转臂3摆动到与转轴1垂直的位置，克服压缩弹簧5的张力并推动阀芯4继续向右滑动一定的距离，使得阀芯4处于气路连通位，这时阀体6的进口61和出口62通过阀芯体42上设置的通道而连通，实现连通气路的功能，气路连通后，即可驱动安全制动器9以对卷筒7进行制动。

本发明实施例的非能动安全制动系统，驱动安全制动器9的动力也可以来自液压系统，由液压缸代替气动系统中的气缸，这时，液压系统的液压源为储存有高压液压油的压力容器（含蓄能器），管线中的流动介质可以是液压油。另外，气动驱动的安全制动器9可为气缸推动的作用在卷筒7端部法兰71的盘式制动器，也可以是气缸推动的作用在卷筒7端部外圆的轮式制动器。方向阀8除可为上述的带限速装置的两位两通方向阀外，也可以是任何型式的带限位装置的多位多通方向阀，只要能完成卷筒7超速时阀芯4由截止位切换至连通位的功能即可。

本发明的技术方案已由优选实施例揭示如上。本领域技术人员应当意识到在不脱离本发明所附的权利要求所揭示的本发明的范围和精神的情况下所作的更动与润饰，均属本发明的权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种非能动安全制动系统，用于起升机构在其卷筒超过正常转速一定值时的制动，其特征在于，所述非能动安全制动系统包括：

液压/气压驱动的安全制动器，作用于所述卷筒，在被所述液压或气压驱动时对所述卷筒进行制动；

为所述安全制动器制动提供液压/气压的蓄能液压源/蓄能气压源；

带限速装置的方向阀，轴连接于所述卷筒的尾部轴，并连接在所述安全制动器与所述蓄能液压源/蓄能气压源之间的油路/气路上，以在所述卷筒处于静止或正常工作时使所述油路/气路处于断路状态，在所述卷筒超速时使所述油路/气路处于通路状态，将存储在所述蓄能液压源/蓄能气压源的高压液体/气体传送至安全制动器的油缸/气缸，所述油缸/气缸推动所述安全制动器动作，将所述卷筒抱死制动；

所述带限速装置的方向阀包括转轴、一对旋转体、一对转臂、一阀体、一阀芯和一弹性元件：

所述转轴，一端连接于所述卷筒的尾部轴，与所述尾部轴联动；

所述一对转臂，一端直接铰接于所述转轴，另一端固定连接所述旋转体；

所述阀体，具有一进口和一出口，所述进口和出口连接在所述油路/气路上，以切换所述油路/气路的连通与截止；

所述阀芯包括露在所述阀体外侧的外露部分和在阀体内滑动的阀芯体，所述转轴的另一端连同所述转轴与所述转臂的铰接点伸入所述外露部分末端的凹陷内圆孔中；所述阀芯体具有阀体的所述进口和所述出口互不连通的截止位和所述进口和所述出口通过所述阀芯体上设置的通道而连通的连通位；

所述弹性元件，套设于所述外露部分的外周，在所述尾部轴处于静止或正常工作转速时，所述弹性元件的弹性力使所述阀芯体处于所述截止位，所述尾部轴转速超过正常转速一定值时，所述一对转臂使所述旋转体在所述转轴的带动下旋转产生离心力，所述离心力带动所述转臂克服所述弹性力使所述阀芯体滑动至所述连通位。

2.如权利要求1所述的非能动安全制动系统，其特征在于，所述蓄能气压源为储存有高压惰性气体的压力容器，所述蓄能液压源为储存有高压液体的压力容器。

3.如权利要求2所述的非能动安全制动系统，其特征在于，所述安全制动器为所述油缸/气缸推动的作用在所述卷筒的端部法兰的盘式制动器，或者所述油缸/气缸推动的作用在所述卷筒的端部外圆的轮式制动器。

4.如权利要求1所述的非能动安全制动系统，其特征在于，所述外露部分的所述凹陷内圆孔为圆柱状，所述转轴的中心线与所述凹陷内圆孔的中心线共线。

5.如权利要求4所述的非能动安全制动系统，其特征在于，所述弹性元件为压缩弹簧。

6.如权利要求5所述的非能动安全制动系统，其特征在于，所述外露部分的末端还具有一凸缘，所述压缩弹簧设置于所述凸缘内侧与所述阀体外表面之间。

7.如权利要求1所述的非能动安全制动系统，其特征在于，所述旋转体为小钢球。

8.如权利要求1所述的非能动安全制动系统，其特征在于，所述通道为通孔。

9.一种起升机构，其特征在于，所述起升机构具有权利要求1-8任一所述的非能动安全制动系统。