CN110077944A - 矿井提升机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿井提升机。包括摩擦轮、主轴装置、驱动装置、制动机构和至少一根提升复合带。摩擦轮的表面上沿周向形成有至少一个限位凹槽，限位凹槽两个侧面与底面之间形成110‑140度的夹角，且侧面与底面连接处为圆滑过渡；主轴装置穿过摩擦轮且主轴装置与摩擦轮固定；驱动装置与摩擦轮相连以驱动摩擦轮转动；制动机构与摩擦轮相连以驱使摩擦轮减速或停止转动；每根提升复合带包括多根钢丝绳或者多根高性能纤维绳、高分子复合材料，多根钢丝绳或者多根高性能纤维绳包裹于高分子复合材料中。该提升机能有效解决外部环境对钢丝绳的腐蚀，并显著降低所需单根钢丝绳和摩擦轮的直径以及摩擦轮的体积与重量，显著提高承载能力和提升效率。

Description

矿井提升机

技术领域

本发明属于矿山领域，具体而言，涉及矿井提升机。

背景技术

摩擦式矿井提升系统一般包括提升容器、提升钢丝绳、平衡钢丝绳、摩擦轮、导向轮(或天轮)和电机等，其中，多绳摩擦式提升机的工作原理为：采用柔性体摩擦传动原理，提升钢丝绳围绕在摩擦轮上，利用钢丝绳与摩擦衬垫之间的摩擦传递动力。提升钢丝绳搭放在摩擦轮上，提升钢丝绳两端一般分别悬挂一个提升容器，或者一端悬挂一个提升容器，另一端悬挂平衡锤，在容器或者平衡锤的底部还悬挂平衡钢丝绳，平衡钢丝绳用于平衡提升钢丝绳的重量，减小电机的功率。摩擦轮工作时拉紧的提升钢丝绳以一定的正压力紧压在摩擦衬垫之间便产生摩擦力，在这种摩擦力的作用下，提升钢丝绳便跟随摩擦轮一起运动，从而实现容器的提升或下放。但是，由于井筒里环境较差，有潮湿，淋水，或者有酸、碱、盐等腐蚀性水雾等情况，对钢丝绳的腐蚀较大，常引起钢丝绳锈蚀、变形、缩径等缺陷，使钢丝绳寿命缩短，目前常在钢丝绳表面进行镀锌防腐，但镀锌后钢丝绳的刚度增加，柔韧性降低，并且使用过程中镀锌层磨损后钢丝绳再次失去防腐性能；并且，随着提升高度的增加和提升载荷的增大，尤其是针对深井超深井矿井，矿井提升机所需钢丝绳和摩擦轮的直径相应增大，提升钢丝绳的重量以及摩擦轮体积和重量也显著增加，导致矿井提升机存在自重大、承载能力小、提升效率低、钢丝绳使用寿命短且更换频繁、不利于运输和安装以及成本增高等问题。

因此，如何减轻矿井提升机的自重同时提高其承载能力和提升效率仍有待进一步研究。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出矿井提升机。该提升机能够有效解决外部环境对钢丝绳的腐蚀问题，并显著降低所需的单根钢丝绳和摩擦轮的直径以及摩擦轮的体积与重量，在降低矿井提升机自重和投资成本的前提下，能够显著提高其承载能力和提升效率，使矿井提升系统安全、稳定和高效运行。

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种矿井提升机。根据本发明的实施例，该矿井提升机包括：

摩擦轮，所述摩擦轮的表面上沿周向形成有至少一个限位凹槽，所述限位凹槽两个侧面与底面之间形成110-140度的夹角，且所述侧面与所述底面连接处为圆滑过渡；

主轴装置，所述主轴装置穿过所述摩擦轮且所述主轴装置与所述摩擦轮固定；

驱动装置，所述驱动装置与所述摩擦轮相连以驱动所述摩擦轮转动；

制动机构，所述制动机构与所述摩擦轮相连以驱使所述摩擦轮减速或停止转动；

至少一根提升复合带，每根所述提升复合带包括多根钢丝绳或者多根高性能纤维绳、高分子复合材料，所述多根钢丝绳或者多根高性能纤维绳包裹于所述高分子复合材料中。

根据本发明上述实施例的矿井提升机，一方面，通过采用提升复合带代替现有的提升钢丝绳，不仅能够避免提升复合带内部的钢丝绳或者高性能纤维绳和外部环境接触，从而有效解决潮湿、淋水或者腐蚀性水雾等外部环境对钢丝绳或者高性能纤维绳的腐蚀问题，而且提升复合带表面的高分子复合材料还能够提高提升复合带和摩擦轮的摩擦系数，避免打滑现象发生；与单纯使用提升钢丝绳相比，在相同的提升高度和载重条件下，采用提升复合带还可以进一步降低所需的单根钢丝绳或者单根高性能纤维绳的直径以及与提升复合带匹配的摩擦轮的直径，从而显著降低摩擦轮的体积、自重和设备成本；另一方面，本发明中通过在摩擦轮上设置限位凹槽并控制限位凹槽两个侧面与底面之间的夹角为110～140度，不仅可以调节提升复合带的运动方向，有效避免提升复合带在使用过程中发生跑偏和/或多根提升复合带并排使用时发生碰撞、重叠等现象，还可以进一步降低摩擦轮的自重，从而确保矿井提升机的安全、稳定和高效运行；此外，通过使限位凹槽侧面与底面连接处圆滑过渡，还可以有效避免提升作业过程中提升复合带边缘与限位凹槽之间出现应力集中现象，从而避免提升复合带边缘发生破损。由此，该矿井提升机能够有效解决外部环境对钢丝绳的腐蚀问题，并显著降低所需的单根钢丝绳和摩擦轮的直径以及摩擦轮的体积与重量，在降低矿井提升机自重和投资成本的前提下能够显著提高其承载能力和提升效率，使矿井提升系统安全、稳定和高效运行。

另外，根据本发明上述实施例的矿井提升机还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述限位凹槽包括1-8个。

在本发明的一些实施例中，所述限位凹槽为1个，所述限位凹槽底面的宽度为803-3008mm；或所述限位凹槽为多个，所述限位凹槽底面的宽度为103-808mm。

在本发明的一些实施例中，所述限位凹槽为1个，所述限位凹槽底面的宽度为803-1008mm；或所述限位凹槽为多个，所述限位凹槽底面的宽度为203-458mm。

在本发明的一些实施例中，相邻两个所述限位凹槽的中心线之间的距离不小于250mm。

在本发明的一些实施例中，所述限位凹槽的深度与所述提升复合带的厚度的比值为(0.5～1.1)：1，所述限位凹槽底面的宽度与所述提升复合带的宽度的比值为(1.01～1.06)：1。

在本发明的一些实施例中，所述限位凹槽的深度与所述提升复合带的厚度的比值为(0.6～1)：1，所述限位凹槽底面的宽度与所述提升复合带的宽度的比值为(1.01～1.04)：1。

在本发明的一些实施例中，所述限位凹槽底面的宽度比所述提升复合带的宽度大3～8mm。

在本发明的一些实施例中，所述驱动装置为同步电机或异步电机，所述同步电机或所述异步电机通过联轴器或减速器与摩擦轮相连，或者与摩擦轮直联。

在本发明的一些实施例中，所述制动机构包括制动器、制动盘、液压站和控制装置，所述制动盘设置在所述摩擦轮一端或者两端上，所述制动器设置在所述制动盘上。

在本发明的一些实施例中，所述摩擦轮的直径为2.25～6.5m，宽度为2～6.8m。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的矿井提升机的结构示意图。

图2是根据本发明一个实施例的提升复合带的内部结构示意图。

图3是根据本发明一个实施例的限位凹槽的部分截面示意图。

图4是根据本发明一个实施例的提升复合带的截面示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种矿井提升机。根据本发明的实施例，如图1、图2和图3所示，该矿井提升机包括：摩擦轮100、主轴装置200、驱动装置300、制动机构400和至少一根提升复合带500。其中，摩擦轮100的表面上沿周向形成有至少一个限位凹槽110，限位凹槽110的两个侧面111与底面112之间形成110-140度的夹角θ，且侧面111与底面112连接处为圆滑过渡；主轴装置200穿过摩擦轮100且主轴装置200与摩擦轮100固定；驱动装置300与摩擦轮100相连以驱动摩擦轮100转动；制动机构400与摩擦轮100相连以驱使摩擦轮100减速或停止转动；每根提升复合带500包括多根钢丝绳510或者多根高性能纤维绳510、高分子复合材料520，多根钢丝绳510或者多根高性能纤维绳510包裹于高分子复合材料520中。

根据本发明上述实施例的矿井提升机，一方面，通过采用提升复合带500代替现有的提升钢丝绳，不仅能够避免提升复合带内部的钢丝绳或者高性能纤维绳和外部环境接触，从而有效解决潮湿、淋水或者腐蚀性水雾等外部环境对钢丝绳或者高性能纤维绳的腐蚀问题，而且提升复合带表面的高分子复合材料还能够提高提升复合带和摩擦轮的摩擦系数，避免打滑现象发生；与单纯使用提升钢丝绳相比，在相同的提升高度和载重条件下，采用提升复合带还可以进一步降低所需的单根钢丝绳或者单根高性能纤维绳的直径以及与提升复合带匹配的摩擦轮的直径，从而显著降低摩擦轮的体积、自重和设备成本，例如，提升高度为1950m，载重范围为10t时，所需的摩擦轮的直径仅为2.8m；另一方面，本发明中通过在摩擦轮100上设置限位凹槽110并控制限位凹槽两个侧面111与底面112之间的夹角θ为110～140度，不仅可以调节提升复合带的运动方向，有效避免提升复合带在使用过程中发生跑偏和/或多根提升复合带并排使用时发生碰撞、重叠等现象，还可以进一步降低摩擦轮的自重，从而确保矿井提升机的安全、稳定和高效运行；此外，通过使限位凹槽侧面111与底面112连接处圆滑过渡，还可以有效避免提升作业过程中提升复合带边缘与限位凹槽之间出现应力集中现象，从而避免提升复合带边缘发生破损。由此，该矿井提升机能够有效解决外部环境对钢丝绳的腐蚀问题，并显著降低所需的单根钢丝绳和摩擦轮的直径以及摩擦轮的体积与重量，在降低矿井提升机自重和投资成本的前提下能够显著提高其承载能力和提升效率，使矿井提升系统安全、稳定和高效运行。

下面参考图1-4对本发明上述实施例的矿井提升机进行详细描述。

根据本发明的一个具体实施例，限位凹槽110可以包括多个(图1中限位凹槽的个数为4个)，由此可以使多个提升复合带并排使用，相对于单个提升复合带，在相同的提升高度和载重要求下，采用多个提升复合带并排使用的方式可以进一步降低与限位凹槽相匹配的提升复合带的宽度和自重，从而更有利于安装使用。优选地，限位凹槽110可以为1-8个，例如可以为1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个或8个，优选限位凹槽110为偶数个，发明人发现，限位凹槽110的个数较多时，与其匹配使用的提升复合带的个数也相对较多，虽然方便安装，但安装和与提升容器固定时操作次数较多，过于繁琐，并且很难保证多个提升复合带在使用过程中受力平衡，本发明中通过控制限位凹槽为1-8个，可以进一步有利于矿井提升系统的安全、稳定和高效运行。

根据本发明的再一个具体实施例，如图3所示，限位凹槽110的底面112的宽度W可以为803-3008mm(单个凹槽)或103-808mm(多个凹槽)，发明人发现，当摩擦轮的宽度固定时，若限位凹槽底面过宽时，与其匹配使用的提升复合带的宽度也较宽，且自重较大，不仅不利于提升复合带的安装，而且很难保证提升复合带在使用过程中受力均衡，而限位凹槽底面过窄时，与其匹配使用的提升复合带的宽度也较窄，为满足提升高度和载重要求，需要较多的提升复合带并排使用，不仅影响提升复合带的安装和与提升容器固定时操作效率，而且很难保证多个提升复合带在使用过程中受力均衡，本发明中通过控制限位凹槽底面宽度为上述宽度，可以进一步使矿井提升系统安全、稳定和高效运行；优选地，限位凹槽110的底面112的宽度W可以为803-1008mm(单个凹槽)或203-458mm(多个凹槽)，可以更有利于矿井提升系统安全、稳定和高效运行。进一步地，相邻两个限位凹槽110的中心线之间的距离L可以不小于250mm，由此，当摩擦轮的宽度固定时，可以进一步控制限位凹槽的个数和与限位凹槽相匹配的提升复合带的宽度，从而更有利于矿井提升系统安全、稳定和高效运行。

根据本发明的又一个具体实施例，限位凹槽110的深度H与提升复合带500的厚度的比值可以为(0.5～1.1)：1，限位凹槽110底面112的宽度W与提升复合带500的宽度的比值可以为(1.01～1.06)：1，本发明中通过控制上述比值，不仅可以有效调节提升复合带的运动方向，使提升复合带在限位凹槽内活动，避免提升复合带在使用过程中发生跑偏和/或多根提升复合带并排使用时发生碰撞、重叠等现象，还可以进一步降低摩擦轮的自重，从而确保矿井提升机的安全、稳定和高效运行。优选地，限位凹槽110的深度H与提升复合带500的厚度的比值可以为(0.6～1)：1，由此可以更有利于降低摩擦轮的最大直径，从而能够进一步降低摩擦轮的体积和自重；限位凹槽110底面112的宽度W与提升复合带500的宽度的比值可以为(1.01～1.04)：1，由此可以进一步有利于调节提升复合带的运动方向，避免提升复合带在使用过程中发生跑偏和/或多根提升复合带并排使用时发生碰撞、重叠等现象。

根据本发明的又一个具体实施例，限位凹槽110底面112的宽度可以比提升复合带500的宽度大3～8mm，由此可以进一步避免提升复合带在使用过程中发生跑偏和/或多根提升复合带并排使用时发生碰撞、重叠等现象，优选地，提升复合带500的横截面为梯形，当提升复合带位于限位凹槽内时，在同一径向面上限位凹槽的宽度比提升复合带500的宽度大3～8mm，由此可以更有利于调节提升复合带的运动方向。

根据本发明的又一个具体实施例，本发明中驱动装置300的类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如，驱动装置300可以为同步电机或异步电机，同步电机或异步电机通过联轴器或减速器与摩擦轮相连，或者与摩擦轮直联，由此可以有效驱动摩擦轮转动，进而通过摩擦轮和提升复合带之间的摩擦传递动力。

根据本发明的又一个具体实施例，本发明中制动机构400的类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如，制动机构400可以包括制动器、制动盘、液压站和控制装置，制动盘可以设置在摩擦轮100一端或者两端上，制动器可以设置在制动盘上，任选地，制动器可以为多组盘式制动器，由此可以有效驱使摩擦轮减速或停止转动。

根据本发明的又一个具体实施例，本发明中摩擦轮100的直径和宽度并不受特别限制，本领域技术人员可以根据提升高度、提升容器自重、载重需求以及提升复合带的性质等实际操作环境对摩擦轮100的直径和宽度进行选择，其中，摩擦轮100的直径可以为2.25～6.5m，轴向宽度可以为2～6.8m，由此可以使提升高度达到800～3000m，载重范围达到10～65t。

根据本发明的又一个具体实施例，提升复合带500的横截面可以为梯形，梯形的下底底角β可以为30～70度，在使用过程中使梯形上底所在面靠近限位凹槽，使下底所在面远离导向凹槽使用，由此可以更有利于通过摩擦轮上的限位凹槽调节提升复合带的运动方向，避免矿井提升复合带在使用过程中跑偏或多根提升复合带并排使用时发生碰撞、重叠等现象，从而确保摩擦式矿井提升系统的安全、稳定和高效运行。需要说明的是，本发明中梯形的上底指的是梯形中长度较小的底边，下底指的是梯形中长度较大的底边。

根据本发明的又一个具体实施例，提升复合带500可以进一步包括定位钢丝530，定位钢丝530与多根钢丝绳510或者多根高性能纤维绳510横向相连，通过采用定位钢丝对多根钢丝绳或者多根高性能纤维绳进行横向固定，可以进一步提高钢丝绳或者多根高性能纤维绳在提升复合带中分布的均匀性，使提升复合带的受力更加均匀，从而显著提高提升复合带的牢固性和稳定性。

下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。

实施例1

提升高度为1950m，提升容器自重30t，正常载重10t。采用具有6个限位凹槽和6根提升复合带的矿井提升机，限位凹槽两个侧面与底面之间形成110度的夹角，限位凹槽底面宽度为233mm，深度为28mm，提升复合带的断面尺寸为230mm×28mm(宽×厚)，提升复合带内单根钢丝绳的直径为20mm，矿井提升机的摩擦轮直径为2.8m，宽度为3.0m，提升过程中提升复合带没有发生跑偏现象。

实施例2

提升高度为1950m，提升容器自重30t，正常载重10t。采用具有6个限位凹槽和6根提升复合带的矿井提升机，限位凹槽两个侧面与底面之间形成110度的夹角，限位凹槽底面宽度为203mm，深度为24mm，提升复合带的断面尺寸为200mm×24mm(宽×厚)，提升复合带内单根高性能纤维绳的直径为16mm，矿井提升机的摩擦轮直径为2.25m，宽度为2.8m，提升过程中提升复合带没有发生跑偏现象。

对比例1

提升高度为1950m，提升容器自重30t，正常载重10t。采用具有6根钢丝绳的矿井提升机，单根钢丝绳的直径为58mm，矿井提升机的摩擦轮直径为6m，宽度为3.0m。

结论：采用提升复合带代替钢丝绳并在摩擦轮上设置限位凹槽，多根提升复合带在对应的限位凹槽内活动，不会发生跑偏现象；并且在相同的提升条件下，以提升复合带代替提升钢丝绳可以显著降低提升机所需的单根钢丝绳的直径，以及对应的摩擦轮直径，进而降低提升机的自重和体积，从而有利于提升机安装并进一步提高提升效率。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“轴向”、“周向”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。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种矿井提升机，其特征在于，包括：

摩擦轮，所述摩擦轮的表面上沿周向形成有至少一个限位凹槽，所述限位凹槽两个侧面与底面之间形成110-140度的夹角，且所述侧面与所述底面连接处为圆滑过渡；

主轴装置，所述主轴装置穿过所述摩擦轮且所述主轴装置与所述摩擦轮固定；

驱动装置，所述驱动装置与所述摩擦轮相连以驱动所述摩擦轮转动；

制动机构，所述制动机构与所述摩擦轮相连以驱使所述摩擦轮减速或停止转动；

至少一根提升复合带，每根所述提升复合带包括多根钢丝绳或者多根高性能纤维绳、高分子复合材料，所述多根钢丝绳或者多根高性能纤维绳包裹于所述高分子复合材料中。

2.根据权利要求1所述的矿井提升机，其特征在于，所述限位凹槽包括1-8个。

3.根据权利要求1或2所述的矿井提升机，其特征在于，所述限位凹槽为1个，所述限位凹槽底面的宽度为803-3008mm；或所述限位凹槽为多个，所述限位凹槽底面的宽度为103-808mm；

优选地，所述限位凹槽为1个，所述限位凹槽底面的宽度为803-1008mm；或所述限位凹槽为多个，所述限位凹槽底面的宽度为203-458mm。

4.根据权利要求3所述的矿井提升机，其特征在于，相邻两个所述限位凹槽的中心线之间的距离不小于250mm。

5.根据权利要求1或4所述的矿井提升机，其特征在于，所述限位凹槽的深度与所述提升复合带的厚度的比值为(0.5～1.1)：1，所述限位凹槽底面的宽度与所述提升复合带的宽度的比值为(1.01～1.06)：1。

6.根据权利要求5所述的矿井提升机，其特征在于，所述限位凹槽的深度与所述提升复合带的厚度的比值为(0.6～1)：1，所述限位凹槽底面的宽度与所述提升复合带的宽度的比值为(1.01～1.04)：1。

7.根据权利要求6所述的矿井提升机，其特征在于，所述限位凹槽底面的宽度比所述提升复合带的宽度大3～8mm。

8.根据权利要求1或7中所述的矿井提升机，其特征在于，所述驱动装置为同步电机或异步电机，所述同步电机或所述异步电机通过联轴器或减速器与所述摩擦轮相连，或者与所述摩擦轮直联。

9.根据权利要求8所述的矿井提升机，其特征在于，所述制动机构包括制动器、制动盘、液压站和控制装置，所述制动盘设置在所述摩擦轮一端或者两端上，所述制动器设置在所述制动盘上。

10.根据权利要求1或9中所述的矿井提升机，其特征在于，所述摩擦轮的直径为2.25～6.5m，宽度为2～6.8m。