CN103010891A - 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、制动元件、复位弹性件、移动凸轮和制动弹性件；机架为中空结构，其顶壁设置有第一通孔，其侧壁设置有第二通孔；制动元件的第一端位于机架内，所述制动元件的第二端可移动地设置于第二通孔中，复位弹性件为制动元件提供朝向机架内的作用力；吊杆的第一端用于连接提升绳索，吊杆的第二端通过第一通孔可移动地设置于机架内，吊杆的第二端朝机架内的移动方向指向制动元件的第一端的轨迹延伸线，移动凸轮固定于所述吊杆的第二端，制动弹性件为移动凸轮提供朝向轨迹延伸线的作用力。实施本发明，无需全程铺设导轨或者制动钢丝绳，且制动元件的制动行程较大，制动推力变化较小。

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、制动元件、复位弹性件、移动凸轮、制动弹性件和吊杆；所述机架为中空结构，其顶壁设置有第一通孔，其侧壁设置有第二通孔；所述制动元件的第一端位于所述机架内，所述制动元件的第二端可移动地设置于所述第二通孔中，所述复位弹性件为所述制动元件提供朝所述机架内部方向的作用力；所述吊杆的第一端用于连接提升绳索，所述吊杆的第二端通过所述第一通孔可移动地设置于所述机架内，所述移动凸轮固定于所述吊杆的第二端，所述制动弹性件为所述移动凸轮提供朝向所述制动元件的第一端轨迹延伸线移动的作用力；并且在所述提升绳索正常工作时，所述移动凸轮凸轮机构的外轮廓面为作用于所述制动元件，在所述提升绳索断开后，所述移动凸轮移动至所述轨迹延伸线，使所述制动元件的第一端沿着所述移动凸轮的外轮廓面移动，直至所述制动元件的第二端从所述第二通孔伸出。

进一步地，所述制动元件的第二端装设有滚子。

进一步地，所述复位弹性件为第一弹簧，所述第一弹簧套设在所述制动元件上，所述第一弹簧的第一端由所述侧壁限位，所述第一弹簧的第二端由设置于所述制动元件上的台阶部限位。

进一步地，所述制动弹性件为第二弹簧，所述第二弹簧套设在所述吊杆上，所述第二弹簧的第一端由所述顶壁限位，所述第二弹簧的第二端由所述移动凸轮限位。

进一步地，所述移动凸轮的顶部开设有容纳孔，套设有第二弹簧的吊杆第二端穿过所述容纳孔固定于所述移动凸轮。

进一步地，所述第二通孔、所述制动元件和所述复位弹性件构成一套制动机构，所述断绳保护装置包括多套制动机构，多套制动机构围绕所述移动凸轮的轴线布置。

进一步地，所述移动凸轮的移动方向与所述制动元件的移动方向相垂直。

进一步地，所述移动凸轮的外轮廓面包括相连的第一曲面和第二曲面，所述移动凸轮朝所述轨迹延伸线移动时，所述制动元件的第一端从所述第一曲面移动至所述第二曲面，并且，所述制动元件的第一端移动至所述第二曲面时的压力角比移动至所述第一曲面时的压力角至少小第一预定值。

进一步地，所述第一曲面和所述第二曲面之间还依次通过第三曲面和第四曲面过渡，所述制动元件的第一端移动至所述第三曲面时的压力角比移动至所述第一曲面时的压力角至少小第二预定值，所述制动元件的第一端移动至所述第四曲面时的压力角比移动至所述第三曲面时的压力角至少大第三预定值，所述制动元件的第一端移动至所述第二曲面时的压力角比移动至所述第四曲面时的压力角至少小第四预定值。

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采用救生舱的舱体作为其机架，当提升绳索未断开时，提升绳索通过吊杆向上提拉移动凸轮，使移动凸轮的外轮廓面远离制动元件的第二端，而制动元件的第二端在回位弹性件的作用下，将处于缩回状态（即处于机架内），当提升绳索断开时，吊杆的向上拉力消失，在制动弹性件的作用下，吊杆和移动凸轮将向下朝着制动元件第二端的轨迹延伸线运动，从而使制动元件的第二端触碰移动凸轮的外轮廓面并沿其滑动，直至制动元件的第二端伸出机架外与井壁制动摩擦，从而实现救生舱的迅速停止，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，该断绳保护装置能够随时制动，无需全程铺设导轨或者制动钢丝绳，且制动元件的制动行程较大，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，由于通过移动凸轮将制动弹性件的弹力转换成制动元件的制动推力，并能够使移动凸轮的外轮廓面的压力角与制动弹性件的弹力正相关，因此，尽管由于制动弹性件的弹力线性变化，但在制动元件的行程范围内，制动推力变化较小，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为本发明实施提供的一种断绳保护装置的结构示意图；

图2为图1所示断绳保护装置中移动凸轮的另一种实施方式的结构示意图。

符号说明：

1制动元件

2第一弹簧

3滚子

4移动凸轮

5第二弹簧

6吊杆

41第一曲面

42第二曲面

43第三曲面

44第四曲面

45容纳孔

100机架

101第一通孔

102第二通孔

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，下面将结合实施例对本发明作详细说明。

该实施例的断绳保护装置包括制动元件1、第一弹簧2、滚子3、凸轮4、第二弹簧5、吊杆6和机架100。

其中，机架100优选为舱体结构，机架100的顶壁设置有第一通孔101，机架100的侧壁设置有第二通孔102；制动元件1优选为柱体结构或者杆状结构，其第一端（图中所示为右端）位于机架100内，第二端（图中所示为左端）可移动地设置于该第二通孔102内，即制动元件1可通过其第二端沿着第二通孔102伸出至机架100外；制动元件1上设置有台阶部（图中示出但未标出），第一弹簧2套设在制动元件1上，第一弹簧2的第一端（图中所示为左端）由机架100的侧壁限位，第一弹簧2的第二端（图中所示为右端）由该台阶部限位；滚子3装设于制动元件1的第一端。

吊杆6的第一端（图所示为顶端）用于连接提升绳索，吊杆6的第二端（图中所示为底端）通过第一通孔101可移动地设置于机架100内，移动凸轮4固定于吊杆6的第二端，吊杆6的第二端和移动凸轮4朝机架100内移动的方向指向制动元件1的第一端的轨迹延伸线；优选地，为了达到更好的配合效果，该方向与该轨迹延伸线垂直，即吊杆6和移动凸轮4的移动方向与制动元件1的移动方向垂直；第二弹簧5套设于机架100的顶壁与移动凸轮4之间的吊杆6上，第二弹簧5的第一端（图中所示为顶端）由机架100的顶壁限位，第二弹簧5的第二端（图中所示为底端）由移动凸轮4限位。

在提升绳索未断开时（即正常工作时），提升绳索向上提拉吊杆6，使移动凸轮4位于制动元件1第二端的轨迹延伸线的上方，第二弹簧5处于被压缩状态，而制动元件1在第一弹簧1的作用下，处于缩回状态，即制动元件1的第一端靠近移动凸轮的轴线；当提升绳索断开时，吊杆6的向上拉力消失，在第二弹簧5的作用下，吊杆6和移动凸轮4向下朝着制动元件1第一端的轨迹延伸线移动，使制动元件1的第一端触碰移动凸轮4的外轮廓面，并沿着移动凸轮4的外轮廓面相对于移动凸轮4向上移动，而制动元件1的第一端在移动凸轮4的外轮廓面移动时的压力角不断减小（这里的压力角是指制动元件1沿着外轮廓面移动时其移动方向与外轮廓面的法线之间的夹角），从而使制动元件1的第二端从第二通孔102中伸出；优选地，移动凸轮4的外轮廓面包括相连的第一曲面41和第二曲面42，当移动凸轮4朝所述轨迹延伸线移动时，并且，制动元件1的第一端从该第一曲面41移动至该第二曲面42，并且制动元件1的第一端移动至第二曲面42时的压力角比移动至第一曲面41时的压力角小，在具体实施时，前一压力角可以比后一压力角至少小第一预定值（例如10°至35°之间的任一值）；考虑到移动凸轮4受到的弹性力一定时，压力角越小，移动凸轮4传递给制动元件1的制动推力越大，因此，如此设置能够保证制动元件1快速伸出（第一曲面41有助于增加制动元件1快速伸出的空行程），而其制动推力变化不大（第二曲面42有助于使制动元件1在制动摩擦时保持平稳的制动推力）。

在使用过程中，可将断绳保护装置安装在救生舱上，具体地，可以将救生舱的顶部舱体作为机架100，提升绳索的顶端连接于起重设备，底端连接于吊杆6；当提升绳索未断开时，制动元件1未伸出舱体外，救生舱沿着救生通道移动；当提升绳索断开时，制动元件1将从舱体侧壁的第二通孔102伸出，直至与井壁制动摩擦，进而实现救生舱停止移动。

需要说明的是，上述实施例的断绳保护装置及其各种优选方式还可以作如下至少一种或者多种优化设计：

一、若将第二通孔102、制动元件1和第一弹簧2件定义为一套制动机构，则整个断绳保护装置可以包括多套制动机构，该多套制动机构围绕所述移动凸轮的轴线布置，具体地，多个第二通孔102沿着机架100的侧壁间隔设置，相应数目的制动元件1的第一端位于机架内，第二端分别可移动地设置于多个第二通孔102内，相应数目的第一弹簧2分别安装于各制动元件1上；进一步地，多套制动机构围绕移动凸轮的轴线均匀布置，即形成星型布置；更近一步地，制动机构的套数为多对，并两两对称；更近一步地，制动机构的套数为两对；采用多套制动机构可以满足不同情形下的制动需要以及获得更好的受力效果，而多对制动机构采用对称布置可以使每对制动机构因制动而产生的反作用力可以相互抵消。

二、如图2所示，对移动凸轮4的外轮廓曲面进一步优化，即第一曲面41与第二曲面42之间通过第三曲面43和第四曲面44过渡，并且，制动元件1的第一端移动至第三曲面43时的压力角比移动至第一曲面41时的压力角至少小第二预定值（如10°至35°之间的任一值），制动元件1的第一端移动至第四曲面44时的压力角比移动至第三曲面43时的压力角至少大第三预定值（如10°至35°之间的任一值），制动元件1的第一端移动至第二曲面42时的压力角比移动至第四曲面44时的压力角至少小第四预定值（如10°至35°之间的任一值），这样将凸轮的外轮廓面设计成多段，即能够增加制动元件1快速伸出的空行程，也有助于使制动元件1的制动推力的变化较小，以及使制动元件1在制动摩擦时保持平稳的制动推力；另外，曲面43和曲面44有助于使制动元件1在伸出后但未实现完全制动摩擦时碰到尖锐硬物时具有更好的适应能力。

三、如图1所示，为了具有更好的受力效果，提高使用寿命，移动凸轮4的顶部开设有容纳孔45，套设有第二弹簧5的吊杆6第二端穿过该容纳孔45后与移动凸轮4固定，当提升绳索未断开时，移动凸轮4向上压缩第二弹簧5直至移动凸轮4的顶面抵持在机架100的顶壁上，这样能够降低第二弹簧5因受到过度压缩而损坏的可能。

需要说明的是，上述实施例及其各种优选方式和优化设计中，均采用第一弹簧2作为复位弹性件为制动元件1提供朝机架100内部方向（即朝着移动凸轮4的轴线）的作用力，以及采用二弹簧5作为制动弹性件为移动凸轮5提供朝向制动元件1第二端的轨迹延伸线的作用力，但在其他实施例中，也可以根据需要使用其他形式的复位弹性件和制动弹性件，只要能实现本发明的相应功能即可；另外，滚子3的设置仅是为了便于制动元件1的第二端在移动凸轮4的外轮廓面上移动，在其他实施例中，在能实现上述相应功能的情形下，也可以根据需要予以省略；另外，机架100优选舱体结构，便于直接在救生舱上实施。但在其他实施例中，机架100也可以为其他形式的中空结构，该中空结构由其顶壁和侧壁分隔成内外两侧，制动元件1的第一端、移动凸轮4和吊杆6的第一端等均位于内侧，当这种方式的断绳保护装置在使用过程中，可将其机架安装于救生舱的舱体内，在舱体的侧壁上开设有与所述第二通孔相对应的过孔供制动元件伸出，因此，这种方式的断绳保护装置也能实现本发明的相应功能和效果。

综合上述可知，本发明各种实施例的断绳保护装置能够随时制动，无需全程铺设导轨或者制动钢丝绳，且制动元件的制动行程较大，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，由于通过移动凸轮将制动弹性件的弹力转换成制动元件的制动推力，并能够使移动凸轮的外轮廓面的压力角与制动弹性件的弹力正相关，因此，尽管由于制动弹性件的弹力线性变化，但在制动元件的行程范围内，制动推力变化较小，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，该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）、制动元件（1）、复位弹性件、移动凸轮（4）、制动弹性件和吊杆（6）；

所述机架（100）为中空结构，其顶壁设置有第一通孔（101），其侧壁设置有第二通孔（102）；所述制动元件（1）的第一端位于所述机架（100）内，所述制动元件（1）的第二端可移动地设置于所述第二通孔（102）中，所述复位弹性件为所述制动元件（1）提供朝所述机架（100）内部方向移动的作用力；

所述吊杆（6）的第一端用于连接提升绳索，所述吊杆（6）的第二端通过所述第一通孔（101）可移动地设置于所述机架（100）内，所述移动凸轮（4）固定于所述吊杆（6）的第二端，所述制动弹性件为所述移动凸轮（4）提供朝向所述制动元件（1）的第一端的轨迹延伸线移动的作用力；

并且在所述提升绳索正常工作时，所述移动凸轮（4）的外轮廓面未作用于所述制动元件（1），在所述提升绳索断开后，所述移动凸轮（4）移动至所述轨迹延伸线，使所述制动元件（1）的第一端沿着所述移动凸轮（4）的外轮廓面移动，直至所述制动元件（1）的第二端从所述第二通孔（102）伸出。

2.如权利要求1所述的断绳保护装置，其特征在于：所述制动元件（1）的第二端装设有滚子（3）。

3.如权利要求1所述的断绳保护装置，其特征在于：所述复位弹性件为第一弹簧（2），所述第一弹簧（2）套设在所述制动元件（1）上，所述第一弹簧（2）的第一端由所述侧壁限位，所述第一弹簧（2）的第二端由设置于所述制动元件（1）上的台阶部限位。

4.如权利要求1所述的断绳保护装置，其特征在于：所述制动弹性件为第二弹簧（5），所述第二弹簧（5）套设在所述吊杆（6）上，所述第二弹簧（5）的第一端由所述顶壁限位，所述第二弹簧（5）的第二端由所述移动凸轮（4）限位。

5.如权利要求4所述的断绳保护装置，其特征在于：所述移动凸轮（4）的顶部开设有容纳孔（45），套设有第二弹簧（5）的吊杆第二端穿过所述容纳孔（45）固定于所述移动凸轮（4）。

6.如权利要求1所述的断绳保护装置，其特征在于：所述第二通孔（102）、所述制动元件（1）和所述复位弹性件构成一套制动机构，所述断绳保护装置包括多套制动机构，多套制动机构围绕所述移动凸轮（4）的轴线布置。

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：所述移动凸轮（4）的移动方向与所述制动元件（1）的移动方向相垂直。

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：所述移动凸轮（4）的外轮廓面包括相连的第一曲面（41）和第二曲面（42），所述移动凸轮（4）朝所述轨迹延伸线移动时，所述制动元件（1）的第一端从所述第一曲面（41）移动至所述第二曲面（42），并且，所述制动元件（1）的第一端移动至所述第二曲面（42）时的压力角比移动至所述第一曲面（41）时的压力角至少小第一预定值。

9.如权利要求8所述的断绳保护装置，其特征在于：所述第一曲面（41）和所述第二曲面（42）之间还依次通过第三曲面（43）和第四曲面（44）过渡，所述制动元件（1）的第一端移动至所述第三曲面（43）时的压力角比移动至所述第一曲面（41）时的压力角至少小第二预定值，所述制动元件（1）的第一端移动至所述第四曲面（44）时的压力角比移动至所述第三曲面（43）时的压力角至少大第三预定值，所述制动元件（1）的第一端移动至所述第二曲面（42）时的压力角比移动至所述第四曲面（44）时的压力角至少小第四预定值。

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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