CN110015604A - 一种多绳提升悬挂装置的闭锁器 - Google Patents

一种多绳提升悬挂装置的闭锁器 Download PDF

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Abstract

本发明属于矿井提升技术领域，具体涉及一种多绳提升悬挂装置的闭锁器，包括：阀体，所述阀体中设有接入接口、接出接口、油路和安装腔；所述安装腔贯通所述阀体，并与所述油路连通，且在连通位置处设有锥形密封面；阀芯，所述阀芯插装在所述安装腔中，并设有与所述锥形密封面适配的锥面；阀套，所述阀套套装在所述阀芯上；阀盘，所述阀盘包括弹性体和调节螺母，所述调节螺母螺接在所述安装腔内，所述弹性体安装在所述调节螺母与所述阀芯之间；阀盖，所述阀盖包括上阀盖和下阀盖。通过在提升悬挂装置中设置上述结构闭锁器，实现调整油缸正常工作状态的压力平衡，并在事故出现时实现自锁，消除因连通管破裂而引起提升钢绳断绳的安全隐患。

Description

一种多绳提升悬挂装置的闭锁器
技术领域
本发明属于矿井提升技术领域，具体涉及一种多绳提升悬挂装置的闭锁器。
背景技术
当前国内地下矿山的多绳提升系统，在运行过程中，因各种因素的影响，提升钢绳会长短不一，如不采取措施，则短钢丝绳受力大、长钢丝绳受力小，各提升钢绳的张力不平衡；为解决这一问题，一般采用液压张力自动平衡悬挂装置替代原有的刚性连接悬挂装置。见图1，液压张力自动平衡悬挂装置包括多个液压自动调绳器10、楔形绳卡21、连接器40和三角板50，其中液压自动调绳器10包括中板11、调整油缸12、侧板13、连通管30和KJ球阀31，中板11的下端与调整油缸12的活塞杆连接，上端与楔形绳卡21连接，楔形绳卡21与提升钢绳20连接，侧板13的上端与调整油缸12的缸筒连接，下端通过连接器40与三角板50连接，三角板50与提升容器连接；多个调整油缸12之间通过连通管30连通，连通管30上设有适于注入液压油的KJ球阀31。上述结构中，每根提升钢绳20的调整油缸12的液压油相通，短钢丝绳的油缸活塞收缩、长钢丝绳的油缸活塞伸张，短钢丝绳油缸的液压油流入长钢丝绳的油缸，使得各提升钢绳的张力平衡。相较于刚性连接悬挂装置，液压张力自动平衡悬挂装置大大减少了人工调节钢丝绳长度的次数，减轻了劳动强度、提高了提升效率，同时，实现提升钢绳的张力平衡。
但是液压张力自动平衡悬挂装置也存在一个严重的安全隐患：连通管30因某种事故破裂，导致调整油缸12的液压油泄漏。调整油缸12的液压油泄漏会导致油缸失去平衡张力的作用，短钢丝绳与长钢丝绳的受力可相差几倍，受力大的短钢丝绳可能会发生断绳事故，更严重时，提升钢绳可能会依次破断，容器坠落，发生重大安全事故。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多绳提升悬挂装置的闭锁器，以解决现有技术中因连通管破裂而导致液压张力自动平衡悬挂装置失效并带来严重的安全隐患的问题。
本发明提供的多绳提升悬挂装置的闭锁器，包括：阀体，所述阀体中设有接入接口、接出接口、油路和安装腔；所述油路连通所述接入接口和所述接出接口；所述安装腔贯通所述阀体，并与所述油路连通，且在连通位置处设有锥形密封面；阀芯，所述阀芯插装在所述安装腔中，所述阀芯上设有锥面，所述锥面与所述锥形密封面适配；阀套，所述阀套套装在所述阀芯上；阀盘，所述阀盘包括弹性体和调节螺母，所述调节螺母螺接在所述安装腔内，所述弹性体安装在所述调节螺母与所述阀芯之间；阀盖，所述阀盖包括上阀盖和下阀盖，所述上阀盖与所述下阀盖封堵在所述安装腔的两端。
如上所述的多绳提升悬挂装置的闭锁器，进一步优选为，所述阀芯包括上阀芯、中阀芯和下阀芯，所述上阀芯、中阀芯和下阀芯依次连接；所述上阀芯与所述安装腔的一端适配插装；所述中阀芯呈圆台状，且圆台形成的锥面适于与所述锥形密封面适配密封；所述下阀芯与所述弹性体连接。
如上所述的多绳提升悬挂装置的闭锁器，进一步优选为，所述油路包括进油油路、油腔和出油油路，所述进油油路与所述接入接口连通，所述出油油路与所述接出接口连通，所述油腔连通在所述进油油路和所述出油油路之间，并位于所述油路与所述安装腔的交叉位置处；所述锥形密封面设置在所述油腔中，适于与所述阀芯配合自锁，切断所述进油油路和所述出油油路。
如上所述的多绳提升悬挂装置的闭锁器，进一步优选为，所述进油油路包括至少两个直段，至少所述两个直段呈夹角连接，相接两个所述直段的夹角的角度小于或者等于100°。
如上所述的多绳提升悬挂装置的闭锁器，进一步优选为，所述阀套包括套体和紧固螺母；所述套体呈帽状，帽状的中心部位设有第一中心孔，适于套装在所述阀芯上，且所述套体通过外表面与所述安装腔适配卡装；所述紧固螺母安装在所述安装腔内，适于固定所述套体。
如上所述的多绳提升悬挂装置的闭锁器，进一步优选为，所述阀芯还包括尾阀芯；所述尾阀芯连接在所述下阀芯的端部，且所述尾阀芯的直径小于所述下阀芯的直径；所述弹性体为弹簧，所述弹簧套装在所述尾阀芯上，且与所述下阀芯的端部止挡。
如上所述的多绳提升悬挂装置的闭锁器，进一步优选为，所述阀盘还包括弹簧上挡圈和弹簧下档圈；所述弹簧上挡圈和弹簧下档圈套装在所述弹簧两端的所述尾阀芯上，且所述弹簧上挡圈和弹簧下档圈的外径均大于所述弹簧的外径。
如上所述的多绳提升悬挂装置的闭锁器，进一步优选为，所述阀芯为一体式阀芯，或为至少两段式组合阀芯。
如上所述的多绳提升悬挂装置的闭锁器，进一步优选为，还包括第一密封部、第二密封部和第三密封部，所述第一密封部设置在所述上阀芯上，所述第二密封部设置在所述中阀芯的锥面上，所述第三密封部设置在所述阀套的套体上。
如上所述的多绳提升悬挂装置的闭锁器，进一步优选为，所述接入接口采用KJ系列或DN系列阳端标准接头，所述接出接口采用KJ系列或DN系列阴端标准接头。
本发明与现有技术相比具有以下的优点：
1、本发明通过在液压张力自动平衡悬挂装置中增加闭锁器，利用其阀芯在闭锁器两端油路中液压油压力骤变中的自锁原理，以实现调整油缸正常工作状态不影响压力平衡，并在事故出现时实现自锁，消除液压张力平衡悬挂装置中因连通管破裂而引起断绳的安全隐患，不仅提高矿井提升设备中钢丝绳的使用寿命，还提高了矿井提升设备的使用寿命；
2、所述阀芯包括上阀芯、中阀芯和下阀芯，其中，所述上阀芯适于与安装腔的一端适配插装，中阀芯适于自锁，下阀芯与阀套的第一中心孔适配插装并与弹簧连接，提供自锁驱动力；上述结构中，上阀芯和下阀芯的设置限定了阀芯整体的移动方向，使其只能上下移动，即在油路压力出现骤变时，中阀芯只存在相互配合自锁这一种平衡状态；同时上阀芯位于安装腔的一端，在拆除上阀盖后与外界相通，适于调整所述闭锁器的状态；
3、本发明通过在进油油路中包括至少两个直段，且相接两个直段呈夹角连接，利用油路直段和夹角处变向的总压力损失，控制进油油路两端的液压油压力差值，使得调整油缸液压油压力值在事故时和正常工作状态基本相同，避免液压张力自动平衡悬挂装置中因连通管破裂而引起调整油缸的压力变化从而导致提升钢绳的张力不平衡。
附图说明
图1为现有技术中液压张力自动平衡悬挂装置的结构示意图；
图2为本发明中多绳提升悬挂装置的闭锁器的油路畅通状态结构示意图；
图3为本发明中多绳提升悬挂装置的闭锁器的自锁状态结构示意图；
图4为使用本发明的多绳提升悬挂装置的闭锁器的液压张力自动平衡悬挂装置的结构示意图。
附图标记说明：
10-液压自动调绳器，11-中板，12-调整油缸，13-侧板，20-提升钢绳，21-楔形绳卡，30-连通管，31-KJ球阀，40-连接器，50-三角板，60-闭锁器；
100-阀体，110-油腔，120-锥形密封面，130-进油油路，140-出油油路，150-进油口，160-出油口，170-接入接口，180-接出接口，190-加卸载接口；
200-阀芯，210-上阀芯，211-第一密封部，220-中阀芯，221-第二密封部，222-端部密封面，230-下阀芯，240-尾阀芯；
300-阀套，310-套体，320-滑动密封圈，330-静面密封圈，340-端面密封圈，350-紧固螺母；
400-阀盘，410-弹簧，420-弹簧下挡圈，430-调节螺母，440-弹簧上挡圈；
500-阀盖，510-上阀盖，520-下阀盖。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本申请中，多绳提升悬挂装置中的多绳是指两根及两根以上的提升钢绳20。
如图2-3所示，本实施例提供的多绳提升悬挂装置的闭锁器60具体包括：阀体100，所述阀体100中设有接入接口170、接出接口180、油路和安装腔；所述油路连通所述接入接口170和所述接出接口180；所述安装腔贯通所述阀体100，并与所述油路在中部交叉连通，且在交叉连通位置处设有锥形密封面120；阀芯200，所述阀芯200插装在所述安装腔中，所述阀芯200上设有锥面，所述锥面与所述锥形密封面120适配；阀套300，所述阀套300插装在所述安装腔中并套装在所述阀芯200上，适于密封所述油路；阀盘400，所述阀盘400包括弹性体和调节螺母430，所述调节螺母430螺接在所述安装腔内，所述弹性体安装在所述调节螺母430与所述阀芯200之间；阀盖500，所述阀盖500包括上阀盖510和下阀盖520，所述上阀盖510与所述下阀盖520封堵在所述安装腔的两端。
上述结构中，所述阀芯200包括上阀芯210、中阀芯220和下阀芯230，所述上阀芯210、中阀芯220和下阀芯230依次连接；所述上阀芯210与所述安装腔的一端适配插装，所述下阀芯230与所述安装在所述安装腔中的阀套适配插装，适于密封所述油路并受所述安装腔和所述阀套300的限定，使得整个阀芯200只在安装腔中上下移动；所述下阀芯230与所述弹性体连接，适于受弹性体向上的弹力作用，并在弹力大于阀芯200所受油路压力时向上移动；所述中阀芯220呈圆台状，侧面为锥面，并位于油路中，其上表面和侧面受到来自于油路中向下的油压压力，其下表面中除密封以外的表面受到来自于油路中的向上的油压压力，且向下的油压压力大于向上的油压压力，即在油路畅通时阀芯200受到向下的油压压力。当油路中的油压差值骤变，整个阀芯200受到的弹簧作用力大于油压压力使得整个阀芯200向上移动，中阀芯220的侧面并能与所述锥形密封面120适配密封，进而切断油路。进一步的，所述阀芯200还包括尾阀芯240，所述尾阀芯240连接在所述下阀芯230的端部，且所述尾阀芯的直径小于所述下阀芯230的直径；所述弹性体为弹簧410，所述弹簧410套装在所述尾阀芯240上，并与所述下阀芯230的端部止挡。尾阀芯240的设置适于限定弹簧410弹性形变的方向，使其只能在阀芯200的安装方向上压缩和复位。优选的，本实施例中的弹簧410为蝶形弹簧。优选的，所述阀芯200为至少两段式组合阀芯200，可以为两段式、三段式或四段式，当然也可以为一体式，具体使用时，可以综合考量阀芯200的重量、体积以及不同段结构的表面处理要求，选择最佳的阀芯200结构。
上述结构中，具有上阀芯210、中阀芯220、下阀芯230和尾阀芯240的阀芯200结构为优化的结构设计，综合解决闭锁器设计、安装及实施应用中的各种问题。因此，当仅满足本实施例中的受力密封要求——即双向受力并在一个方向受力小于另一个方向受力时移动，且向上移动时可与锥形密封面120形成密封——的阀芯200也属于本实施例的保护范围，诸如，不具有本实施例中的上阀芯的阀芯200结构。
上述结构中，所述油路包括进油油路130、油腔110和出油油路140，所述进油油路130的一端与所述接入接口170连通，另一端通过进油口150与油腔110连通；所述出油油路140的一端与所述接出接口180连通，另一端通过出油口160与所述油腔110连通；所述油腔110则位于所述油路与所述安装腔的交叉位置处；所述锥形密封面120设置在所述油腔110中，适于与所述中阀芯220配合自锁，切断所述进油油路130和所述出油油路140。在油路的畅通状态时，进油口150位于所述中阀芯220的侧部，出油口160位于所述中阀芯220的上部，进油口150与出油口160连通，油路油压向所述中阀芯220的上表面和侧面施加向下的压力，同时，油路油压向所述中阀芯220的下表面中除密封以外的表面施加向上的压力，其中向下的压力大于向上的压力，使中阀芯220整体受到向下的油压压力，且向下的压力大于弹簧410施加给阀芯200的向上的弹簧作用力，进而使得中阀芯220的下表面与阀套300的上表面接触并保持平衡；当油腔110的压力减小到设定值及设定值以下时，所述中阀芯220所受的油路油压向下的压力减小，小于弹簧410施加给阀芯200的向上的弹簧作用力，阀芯200整体向上移动，使得中阀芯220的侧面与锥形密封面120适配密封，封堵油路，切断调整油缸12与连通管30的连通且封闭了调整油缸12，实现安全自锁。
上述结构中，所述进油油路130中包括至少两个直段，至少两个所述直段呈夹角连接，相接两个所述直段的夹角的角度小于或者等于100°。本实施例中，所述直段之间的夹角适于变向，直段和变向的设置适于增大液压油的沿程阻力和局部阻力，使所述进油油路成为具有控制稳定调整油缸12液压油油压功能的进油稳压油路，进而使得调整油缸12内的油压与油腔110内的油压有一个合理的油压差值。优选的，进油油路130设有2～16个直段和1～15个90°直角变向。
上述结构中，所述阀套300包括套体310和紧固螺母350；所述套体310呈帽状，帽状的中心部位设有第一中心孔，适于套装在所述阀芯200上，且所述套体310通过外表面与所述安装腔适配卡装；所述紧固螺母350安装在所述安装腔内，适于固定所述套体310。阀套300的设置适于将所述阀芯200安装到所述阀体100的安装腔中，并与上阀芯210一起限定阀芯200整体的移动方向。
上述结构中，所述阀盘400还包括弹簧上挡圈440和弹簧下档圈420，所述弹簧上挡圈440和弹簧下档圈420套装在所述弹簧410两端的所述尾阀芯240上，且所述弹簧上挡圈440和弹簧下档圈420的外径均大于所述弹簧410的外径。阀盘400中，调节螺母430适于调节弹簧410的高度，进而调定弹簧410的弹力。所述弹簧上挡圈440和所述弹簧下挡圈420则适于改善弹簧410与阀芯200、调节螺母430的装配性能，解除对弹簧410形状的限定，便于挑选合适的弹簧410。
上述结构中，还包括第一密封部211、第二密封部221和第三密封部，所述第一密封部211和第二密封部221均为O型密封圈，且所述第一密封部211设置在所述上阀芯210上，所述第二密封部221设置在所述中阀芯220的锥面上；所述第三密封部设置在所述阀套300的套体310上。所述第三密封部有三个，包括静面密封圈330、端面密封圈340和滑动密封圈320，也均为O形密封圈，分别设置在阀套300中套体310的外表面、端部密封面222(即上表面)和第一中心孔的内表面，适于形成完全密封，进而使所述阀体100的安装腔中形成密封油腔110。
上述结构中，所述接入接口170采用KJ系列或DN系列阳端标准接头，所述接出接口180采用KJ系列或DN系列阴端标准接头，以方便与现有设备的适配。
上述结构中，位于上阀芯210一侧的安装腔的端口为加卸载接口190，适于通过外接设备通过加卸载接口施加载荷，适于调节闭锁器60的状态。
进一步的，本实施例还公开了上述结构的原理如下：
本实施例中，进油油路沿程压力损失ΔPy＝λ(l/d)(ρv2/2)，λ-沿程损失阻力系数、l-油路长度、d-油路直径、v-流动速度、ρ-液压油密度；局部压力损失ΔPj＝ξ(ρv2/2)，ξ-局部损失系数；总压力损失ΔP＝ΔPy+ΔPj＝λ(l/d)(ρv2/2)+ξ(ρv2/2)。
正常工作状态下，各调整油缸12之间的油路内的液压油流动的速度很小，其油路的总压力损失也很小，油压差值很小，各个调整油缸12内的油压只有很小的差值，不影响各提升钢绳20的张力平衡；如连通管30破裂而泄漏，液压油外漏，油路内的液压油的流速很大，其油路的总压力损失也很大(压力损失与流速的平方成正比)，调整油缸与油腔110之间的油压差值很大，这样就可以使调整油缸12内的液压油基本保持原有的压力。出油油路140为普通油路，油腔110与连通管30之间油路(包括连通管管路)的沿程阻力和局部阻力都较小，设计时，使其总压力损失为进油油路总压力损失的15％～50％。
如图4所示，正常工作状态下，调整油缸12的活塞的伸、缩都很慢，各个调整油缸12、闭锁器60、连通管30及KJ球阀31等整个系统内部的液压油油压相差很小，近似相等，设为P。如连通管30破裂而泄漏，连通管30泄漏点外泄液压油的油压为0，调整油缸12的油压为P，则闭锁器60的油腔110的油压为0.13P～0.33P。
如图2-3所示，阀芯200所受油腔110液压油向下的压力为中阀芯220的上表面和侧面所受向下的压力与中阀芯220的下表面除密封以外的表面所受向上的压力之差，正常工作状态下，阀芯200所受向下的压力大于弹簧410向上的作用力，阀芯200处于开启状态，各个调整油缸12之间的油路畅通。如连通管30破裂而泄漏，闭锁器60的油腔110的油压降低，阀芯200所受向下的压力减小，当阀芯200所受向下的压力小于弹簧410的作用力时，在弹簧410的作用下，阀芯200向上移动关闭锥形密封面120，油腔110的上部与下部被中阀芯220隔断，闭锁器60关闭，各个调整油缸12的进出油口被闭锁器60封堵，实现自锁，调整油缸12内的液压油被锁住、基本保持原有的压力，各提升钢绳20的张力基本平衡。
在调整油缸12注油前，阀芯200在弹簧410的弹力的作用下向上移动切断油路，闭锁器60处于关闭状态，注油前，先利用安装腔上端的加卸载接口190通过加载工具、设备对阀芯200施加开启载荷，使阀芯200向下移动，使油路畅通；然后为各个调整油缸12注油并调整好油缸活塞的位置，悬挂装置加载、调整油缸12的液压油产生压力，液压油对阀芯200的压力大于弹簧410的弹力，这样使得在卸掉加载工具、设备对阀芯200的开启载荷并封堵加卸载接口190后，阀芯200仍处于开启状态，即油路处于畅通状态。卸掉施加开启载荷的工具、设备，利用上阀塞510封堵加卸载接口190。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种多绳提升悬挂装置的闭锁器，其特征在于，包括：
阀体，所述阀体中设有接入接口、接出接口、油路和安装腔；所述油路连通所述接入接口和所述接出接口；所述安装腔贯通所述阀体，并与所述油路连通，且在连通位置处设有锥形密封面；
阀芯，所述阀芯插装在所述安装腔中，所述阀芯上设有锥面，所述锥面与所述锥形密封面适配；
阀套，所述阀套套装在所述阀芯上；
阀盘，所述阀盘包括弹性体和调节螺母，所述调节螺母螺接在所述安装腔内，所述弹性体安装在所述调节螺母与所述阀芯之间；
阀盖，所述阀盖包括上阀盖和下阀盖，所述上阀盖与所述下阀盖封堵在所述安装腔的两端。
2.根据权利要求1所述的多绳提升悬挂装置的闭锁器，其特征在于，
所述阀芯包括上阀芯、中阀芯和下阀芯，所述上阀芯、中阀芯和下阀芯依次连接；所述上阀芯与所述安装腔的一端适配插装；所述中阀芯呈圆台状，且圆台形成的锥面适于与所述锥形密封面适配密封；所述下阀芯与所述弹性体连接。
3.根据权利要求1所述的多绳提升悬挂装置的闭锁器，其特征在于，
所述油路包括进油油路、油腔和出油油路，所述进油油路与所述接入接口连通，所述出油油路与所述接出接口连通，所述油腔连通在所述进油油路和所述出油油路之间，并位于所述油路与所述安装腔的交叉位置处；
所述锥形密封面设置在所述油腔中，适于与所述阀芯配合自锁，切断所述进油油路和所述出油油路。
4.根据权利要求3所述的多绳提升悬挂装置的闭锁器，其特征在于，
所述进油油路包括至少两个直段，至少两个所述直段呈夹角连接，相接两个所述直段的夹角的角度小于或者等于100°。
5.根据权利要求1所述的多绳提升悬挂装置的闭锁器，其特征在于，
所述阀套包括套体和紧固螺母；所述套体呈帽状，帽状的中心部位设有第一中心孔，适于套装在所述阀芯上，且所述套体通过外表面与所述安装腔适配卡装；所述紧固螺母安装在所述安装腔内，适于固定所述套体。
6.根据权利要求2所述的多绳提升悬挂装置的闭锁器，其特征在于，
所述阀芯还包括尾阀芯；所述尾阀芯连接在所述下阀芯的端部，且所述尾阀芯的直径小于所述下阀芯的直径；
所述弹性体为弹簧，所述弹簧套装在所述尾阀芯上，且与所述下阀芯的端部止挡。
7.根据权利要求6所述的多绳提升悬挂装置的闭锁器，其特征在于，
所述阀盘还包括弹簧上挡圈和弹簧下档圈；所述弹簧上挡圈和弹簧下档圈套装在所述弹簧两端的所述尾阀芯上，且所述弹簧上挡圈和弹簧下档圈的外径均大于所述弹簧的外径。
8.根据权利要求6所述的多绳提升悬挂装置的闭锁器，其特征在于，
所述阀芯为一体式阀芯，或为至少两段式组合阀芯。
9.根据权利要求2所述的多绳提升悬挂装置的闭锁器，其特征在于，还包括第一密封部、第二密封部和第三密封部，所述第一密封部设置在所述上阀芯上，所述第二密封部设置在所述中阀芯的锥面上，所述第三密封部设置在所述阀套的套体上。
10.根据权利要求1-9中任意一项所述的多绳提升悬挂装置的闭锁器，其特征在于，所述接入接口采用KJ系列或DN系列阳端标准接头，所述接出接口采用KJ系列或DN系列阴端标准接头。
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