CN102992138A - 断绳保护装置及救生舱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种断绳保护装置及救生舱。该断绳保护装置包括机架、吊杆、弹性件、换向阀和制动缸；制动缸安装于机架上，换向阀控制制动缸的活塞杆伸缩状态；机架上还设置有行程通道，吊杆的第一端用于连接提升绳索，吊杆的第二端可移动地设置于行程通道内，弹性件向吊杆提供朝向行程通道内部方向移动的作用力；提升绳索正常工作时，吊杆受朝向行程通道外部方向的作用力，换向阀处于第一状态，活塞杆处于缩回状态；提升绳索断开时，吊杆朝行程通道内部方向移动，触发换向阀切换至第二状态，使活塞杆伸出。实施本发明，无需全程铺设导轨或者制动钢丝绳，而制动缸的制动行程较大，另外，制动推力变化很小，从而能够稳定地都对救生舱进行制动。

Description

断绳保护装置及救生舱

技术领域

本发明涉及断绳保护技术领域，特别涉及一种断绳保护装置及救生舱。

背景技术

在矿山的地下巷道中设置避难硐室，是矿井应急救援中的一项重要措施，并且已经取得了多次成功的救生经验。但是在发生较大矿难时，比如大规模的塌方事故，在塌方道中清除大量的土石，往往需要几十天，甚至上百天，被困人员生还的希望可能性很小，也给营救工作带来了极大困难。

利用升降救生舱将矿井下的被困人员升井带到地面是一种新的救援方式，例如，在2010年8月在智利圣何塞铜矿发生的塌方事故，就是在被困矿工所在的避难硐室的正上方到地面之间打通一条救生通道，利用升降救生舱将硐室中的矿工营救出来。

在救援过程中，提升绳索的一端连接着起重设备，另一端连接着救生舱顶部，使救生舱沿着救生通道移动，若提升绳索发生断裂，救生舱将沿着救生通道掉落到硐室底部，这样将无法保障舱内人员的生命安全，因此，亟需为救生舱配置相应的断绳保护装置。

现有的断绳保护装置常用于提升机领域，一般采用以下两种形式：方案一，在提升机导轨的两侧的机架上设置一对偏心轮，偏心轮上的第一位置通过压缩弹簧连接于机架，提升绳索的底端连接于偏心轮的第二位置，提升绳索拉动偏心轮转动的方向与压缩弹簧推动偏心轮转动的方向相反，在正常提升时，提升绳索拉动偏心轮，使偏心轮与提升机导轨脱离接触，从而使提升机能够自由上下运动，若提升绳索断开，偏心轮在压缩弹簧的作用下压紧提升机导轨，通过偏心轮与提升机导轨之间的摩擦阻止提升机运动；方案二，提升拉杆的底端穿设于机架的底部，制动弹簧设置于提升拉杆的底端与机架的底部之间，机架的两侧设置有制动滑楔，制动钢丝绳的顶端与提升机本体固定，底端穿设于制动滑楔后延伸至提升通道的底部，当连接于提升拉杆顶端的提升绳索断开时，制动弹簧使提升拉杆向下运动，从而使制动滑楔锁紧制动钢丝绳，通过制动滑楔与制动钢丝绳之间的摩擦阻止提升机运动。

然而，上述两种方案中，制动行程有限，各零部件的尺寸精度要求较高，需要在提升机运行全长范围预定安装好导轨或者制动钢丝绳，并且由于弹簧力线性变化，在制动行程较小时，弹簧力也较小，对制动力基本没有影响，当制动行程较大时，弹簧力也较大，相应的制动力才取作用。

因此，现有的断绳保护装置难以满足救生舱的使用需要，如何为救生舱设计相匹配的断绳保护装置，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提供一种断绳保护装置及救生舱，该断绳保护装置无需全程安装导轨或者制动钢丝绳，能够实现较大的制动行程，从而有助于降低救援井尺寸以及其他零部件的精度要求，并且制动力的变化较小，制动速度快。

一方面，本发明提供了一种断绳保护装置，所述断绳保护装置包括机架、吊杆、弹性件、换向阀和制动缸；所述制动缸安装于所述机架上，所述换向阀控制所述制动缸的活塞杆伸缩状态；所述机架上还设置有行程通道，所述吊杆的第一端用于连接提升绳索，所述吊杆的第二端可移动地设置于所述行程通道内，所述弹性件向所述吊杆提供朝向所述行程通道内部方向移动的作用力；所述提升绳索正常工作时，所述吊杆受朝向所述行程通道外部方向的作用力，所述换向阀处于第一状态，所述活塞杆处于缩回状态；所述提升绳索断开时，所述吊杆朝所述行程通道内部方向移动，触发所述换向阀切换至第二状态，使所述活塞杆伸出。

进一步地，所述断绳保护装置还包括介质源和排出通道；所述制动缸为双作用缸，所述介质源、所述排出通道以及所述双作用缸的无杆腔和有杆腔分别接于所述换向阀，所述换向阀在第一状态时，该无杆腔连通于所述排出通道，该有杆腔连通于所述介质源，在第二状态时，该无杆腔连通于所述介质源，该有杆腔连通于所述排出通道；或者所述制动缸为单作用缸，所述介质源、所述排出通道和所述单作用缸的无杆腔分别接于所述换向阀，所述换向阀在第一状态时，该无杆腔连通于所述排出通道，在第二状态时，该无杆腔连通于所述介质源；

进一步地，所述弹性件为弹簧，所述弹簧套设在所述吊杆上，所述弹簧的第一端由所述机架限位，所述弹簧的第二端由设置于所述吊杆第二端的台阶部限位。

进一步地，所述制动缸的活塞杆的伸缩方向与所述吊杆的移动方向垂直。

进一步地，所述制动缸为多个，并且至少有两个制动缸的活塞杆的伸出方向相反。

进一步地，所述制动缸的活塞杆的出力端设置有制动块。

进一步地，所述换向阀为机动阀，该机动阀的机械控制端安装于所述行程通道中并位于所述吊杆的第二端的行程范围内。

进一步地，所述换向阀为电磁阀，所述断绳保护装置还包括行程开关和继电器，所述行程开关安装于所述行程通道中并位于所述吊杆的第二端的行程范围内，所述继电器的电磁线圈和所述行程开关串联于第一电源回路中，所述继电器的常开触点与所述电磁阀的电磁线圈串联于第二电源回路中。

进一步地，所述介质源由蓄能器提供。

另一方面，本发明还提供了一种救生舱，所述救生舱上设置有上述任一项所述的断绳保护装置。

在使用过程中，本发明提供的断绳保护装置可通过其机架安装在救生舱内（舱体上设置有相应的开孔供制动缸的活塞杆伸出或者缩回），或者以舱体作为断绳保护装置的机架，提升绳索的顶端连接于起重设备，底端连接于吊杆的第一端（即顶端），在提升绳索的作用下，救生舱沿着救生通道移动，当提升绳索未断开时，吊杆因受到向上拉力而处于最大伸出状态，换向阀处于第一状态，制动缸的活塞杆处于缩回状态，当提升绳索断开时，吊杆上的向上拉力消失，在弹性件的作用下，吊杆将朝着行程通道内移动，进而触发换向阀使其处于第二状态，从而使制动缸的活塞杆将伸出并与制动支撑面（如井壁）接触形成摩擦制动，进而使救生舱停止，这样保障了舱内人员的生命安全；从上述可知，与现有技术相比，本发明无需全程铺设导轨或者制动钢丝绳，而制动缸的制动行程较大，这样降低了其他各个配合零部件以及救援井尺寸的精度要求，另外，由于将制动推力由介质推动活塞杆实现，因此，制动推力变化很小，从而能够稳定地都对救生舱进行制动。

本发明提供的一种救生舱设置有上述的断绳保护装置，由于上述的断绳保护装置具有上述技术效果，因此该断绳装置也具有相应的技术效果。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的一种断绳保护装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中制动缸采用液压控制时的原理示意图；

图3为本发明实施例中换向阀采用电磁阀时的控制电路示意图。

符号表示：

1制动块

2制动缸

3弹簧

4吊杆

5换向阀

6蓄能器

7油箱

21无杆腔

22有杆腔

23回位弹簧

24活塞杆

31台阶部

51机械控制端

100机架

101行程通道

102顶部开孔

103安装孔

104容纳腔

具体实施方式

应当指出，本部分中对具体结构的描述及描述顺序仅是对具体实施例的说明，不应视为对本发明的保护范围有任何限制作用。此外，在不冲突的情形下，本部分中的实施例以及实施例中的特征可以相互组合。

请参考图1、图2和图3，下面将结合实施例对本发明作详细说明。

如图1所示，所述断绳保护装置包括机架100、吊杆4、弹性件、换向阀5、制动缸2、介质源和排出通道。

其中，制动缸2安装于机架100的第一位置；机架100的第二位置设置有行程通道101，吊杆4的第一端（图中所示为顶端）用于连接提升绳索，吊杆4的第二端（图中所示为右端）可移动地设置于行程通道101内，即吊杆4的第二端可在行程通道101内来回移动，弹性件向吊杆4提供朝向行程通道101内部方向移动的作用力。

制动缸2可以为双作用缸，在这种情形下，介质源、排出通道以及该双作用缸的无杆腔和有杆腔分别接于换向阀5，换向阀5具有至少两种状态（如换向阀5为两位两通阀），换向阀5在第一状态时，该无杆腔连通于排出通道，该有杆腔连通于所述介质源，在第二状态时，该无杆腔连通于介质源，该有杆腔连通于排出通道；制动缸2也可以为单作用缸，如图2所示，在这种情形下，介质源、排出通道和该单作用缸的无杆腔21分别接于换向阀5，换向阀5具有至少两种状态（如换向阀5为两位三通阀），换向阀5在第一状态时，该无杆腔21连通于排出通道，在第二状态时，该无杆腔21连通于介质源；在本实施例中，以第二种情形为例进行说明，第一种情形的原理与之相似，不再赘述。

结合图1和图2所示，当提升绳索未断开时（即正常工作时），吊杆4因受到向上拉力（其方向为行程通道101的外部方向）而处于最大伸出状态，换向阀5处于第一状态，制动缸2的无杆腔21连通于排出通道，在制动缸2的有杆腔22中的套设于活塞杆24上的回位弹簧23的作用下，制动缸2的活塞杆24处于缩回状态，当提升绳索断开时，吊杆4上的向上拉力消失，在弹性件的作用下，吊杆4将朝着行程通道101内移动，并触发换向阀5使其处于第二状态，从而使制动缸2的无杆腔21连通于介质源，在介质压力能的作用下，制动缸2的活塞杆24将伸出并与制动支撑面（如井壁）接触形成摩擦制动。

需要说明的是，上述实施例的断绳保护装置还可以作如下一种或者多种优化设计：

一、弹性件优选采用弹簧3实现，弹簧3的第一端（图中所示为顶端）由行程通道101内的机架顶壁限位，弹簧3的第二端（图中所示为底端）由设置于吊杆4第二端的台阶部3限位，这样当提升绳索未断开时，吊杆4的第二端向上移动，使弹簧3处于压缩状态，当提升绳索断开时，在弹簧3的作用下，吊杆4将朝着行程通道101内移动。

二、制动缸2的活塞杆24的出力端上优选地固定设置制动块1，以便通过该制动块1与制动支撑面实现摩擦制动，并能够减小活塞杆24的磨损程度，延长使用寿命。

三、将行程通道101的延伸方向或者吊杆4在行程通道101内的移动方向设置成与活塞杆24的伸缩方向垂直或者大体垂直，这种结构既便于安装使用，也提高了受力效果。

四、采用多个制动缸2，多个制动缸2围绕行程通道的延伸方向（轴线方向）布置，并且多个制动缸2的活塞杆24的伸缩方向与该延伸方向垂直或者大体垂直；更优选地，多个制动缸2围绕行程通道101的延伸方向均匀布置，即形成星型布置；更优选地，制动缸2的数目为多对，并且两两对称设置于行程通道101的两侧；更优选地，制动缸2的数目为两对或者四对。采用多个制动缸2可以满足不同情形下的制动需要，而多对制动缸2采用对称布置可以使每对制动缸2因制动而产生的反作用力相互抵消，以保证整个断绳保护装置的稳定性。

五、机架100包括舱体结构以及设置于该舱体结构顶部的套筒结构，该套筒结构的内部通道为行程通道101，吊杆4的第二端从该套筒结构的顶部开孔102可移动地设置于行程通道101内，该舱体结构的内部空间为容纳腔104，一个或者多个制动缸2安装该容纳腔104内，舱体结构的周侧壁上开设有过孔以供制动缸2的活塞杆24伸出或者缩回；这种结构的断绳保护装置使用时，可直接将该舱体结构的底部固定设置于救生舱的顶部上，或者，该舱体结构为救生舱的一部分。

六、如图2所示，优选地，制动缸2采用液压油缸，相应地，介质为液压油，排出通道为回油通道，回油通道的出口接于油箱7；更优选地，介质源由蓄能器6实现，具体实施时，蓄能器6的进油口可以接于液压泵的出油口上（图未示出）。当然在其他情形下，制动缸2也可以采用气缸，此时，介质为压缩空气，排出通道为排气通道，排气通道的出口接于大气，介质源也可以采用气动形式的蓄能器实现。

七、优选地采用以下任一种方案：

1、换向阀5采用机动阀，行程通道101的侧壁上开设有安装孔103，机动阀的机械控制端51通过该安装孔103安装于行程通道101内，并且机械控制端51在行程通道101内的位置处于吊杆4的第二端的行程范围内，即当提升绳索断开而吊杆4的第二端朝行程通道101内移动时，吊杆4的第二端将触碰到机械控制端51，进而使换向阀5由第一状态切换至第二状态。

2、换向阀5采用电磁阀，断绳保护装置还包括行程开关和继电器，该行程开关安装于行程通道101中，并位于吊杆4的第二端的行程范围内，该继电器的电磁线圈和该行程开关串联于第一电源回路中（如图3所示），而该继电器的常开触点与电磁阀的电磁线圈串联于第二电源回路中；具体地，在工作过程中，将第一电源回路的电源开关闭合，当提升绳索断开时，吊杆4的第二端朝行程通道101内移动，在移动至行程开关处时，将触碰行程开关使其关闭，行程开关关闭后，第一电源回路导通，继电器的电磁线圈在电源的作用下处于得电状态，进而使第二电源回路上的常开触点闭合，从而使第二电源回路导通，最终使电磁阀的电磁线圈处于得电状态，电磁阀将由第一状态切换至第二状态。当然，在其他情形下，也可以采用其他方式，只要能够实现吊杆4的第二端朝行程通道101内移动时触发换向阀5换向即可。

需要说明的是，上述实施例中，换向阀5为两位三通阀，但在其他实施例中，也可以根据需要采用其他形式的换向阀，只要能实现上述的换向功能即可。

综合上述可知，实施上述任一种断绳保护装置，无需全程铺设导轨或者制动钢丝绳，而制动缸的制动行程较大，这样降低了其他各个配合零部件以及救援井尺寸的精度要求，另外，由于将制动推力由介质（如液压油）推动活塞杆实现，因此，制动推力变化很小，从而能够稳定地都对救生舱进行制动。

本发明实施例还提供了一种救生舱，救生舱该设置有上述的断绳保护装置，由于上述的断绳保护装置具有上述技术效果，因此，该救生舱也应具备相应的技术效果，其相应部分的具体实施过程与上述实施例类似，其他部分的具体实施过程可参见现有技术的相关描述，兹不赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (10)

1.一种断绳保护装置，其特征在于：

所述断绳保护装置包括机架（100）、吊杆（4）、弹性件、换向阀（5）和制动缸（2）；

所述制动缸（2）安装于所述机架（100）上，所述换向阀（5）控制所述制动缸（2）的活塞杆伸缩状态；所述机架（100）上还设置有行程通道（101），所述吊杆（4）的第一端用于连接提升绳索，所述吊杆（4）的第二端可移动地设置于所述行程通道（101）内，所述弹性件向所述吊杆（4）提供朝向所述行程通道（101）内部方向移动的作用力；

所述提升绳索正常工作时，所述吊杆（4）受朝向所述行程通道（101）外部方向的作用力，所述换向阀（5）处于第一状态，所述活塞杆处于缩回状态；所述提升绳索断开时，所述吊杆（4）朝所述行程通道（101）内部方向移动，触发所述换向阀（5）切换至第二状态，使所述活塞杆伸出。

2.如权利要求1所述的断绳保护装置，其特征在于：

所述断绳保护装置还包括介质源和排出通道；

所述制动缸（2）为双作用缸，所述介质源、所述排出通道以及所述双作用缸（2）的无杆腔和有杆腔分别接于所述换向阀（5），所述换向阀（5）在第一状态时，该无杆腔连通于所述排出通道，该有杆腔连通于所述介质源，在第二状态时，该无杆腔连通于所述介质源，该有杆腔连通于所述排出通道；或者所述制动缸（2）为单作用缸，所述介质源、所述排出通道和所述单作用缸的无杆腔分别接于所述换向阀（5），所述换向阀（5）在第一状态时，该无杆腔连通于所述排出通道，在第二状态时，该无杆腔连通于所述介质源。

3.如权利要求1所述的断绳保护装置，其特征在于：所述弹性件为弹簧（3），所述弹簧（3）套设在所述吊杆（4）上，所述弹簧（3）的第一端由所述机架（100）限位，所述弹簧（3）的第二端由设置于所述吊杆（4）第二端的台阶部（31）限位。

4.如权利要求1所述的断绳保护装置，其特征在于：所述制动缸（2）的活塞杆（24）的伸缩方向与所述吊杆（4）的移动方向垂直。

5.如权利要求1所述的断绳保护装置，其特征在于：所述制动缸（2）为多个，并且至少有两个制动缸（2）的活塞杆（24）的伸出方向相反。

6.如权利要求1所述的断绳保护装置，其特征在于：所述制动缸（2）的活塞杆（24）的出力端设置有制动块（1）。

7.如权利要求1至6任一项所述的断绳保护装置，其特征在于：所述换向阀（5）为机动阀，该机动阀的机械控制端（51）安装于所述行程通道（101）中并位于所述吊杆（4）的第二端的行程范围内。

8.如权利要求1至6任一项所述的断绳保护装置，其特征在于：所述换向阀（5）为电磁阀，所述断绳保护装置还包括行程开关和继电器，所述行程开关安装于所述行程通道（101）中并位于所述吊杆（4）的第二端的行程范围内，所述继电器的电磁线圈和所述行程开关串联于第一电源回路中，所述继电器的常开触点与所述电磁阀的电磁线圈串联于第二电源回路中。

9.如权利要求1至6任一项所述断绳保护装置，其特征在于：所述介质源由蓄能器（6）提供。

10.一种救生舱，其特征在于：所述救生舱设置有权利要求1至9任一项所述的断绳保护装置。

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