CN110116952A - 摩擦式矿井提升系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摩擦式矿井提升系统，包括摩擦轮、驱动装置、第一提升容器、配重或第二提升容器和提升复合带。其中，所述驱动装置与所述摩擦轮相连以驱动所述摩擦轮转动；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，所述提升复合带具有第一端和第二端，所述第一端与所述第一提升容器相连，所述第二端绕过所述摩擦轮与所述配重或所述第二提升容器相连。该系统能够解决外部环境对矿井提升钢丝绳的腐蚀问题和深井超深井摩擦式矿井提升系统结构复杂及配置困难问题，所需单根钢丝绳或高性能纤维绳和摩擦轮的直径相对较小，投资成本低且提升系统效率高。

Description

摩擦式矿井提升系统

技术领域

本发明属于矿山领域，具体而言，涉及摩擦式矿井提升系统。

背景技术

摩擦式矿井提升系统是矿山重要的提升系统之一，作为提升矿物和升降人员、物料及设备之用。摩擦式矿井提升系统通常采用钢丝绳牵引提升容器，但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，常用的解决方式为在钢丝绳表面进行镀锌防腐，而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，现在矿山使用的钢丝绳大多由于锈蚀损失严重而导致寿命缩短，钢丝绳更换频繁，成本增高；此外，随着提升高度的增加和提升载荷的增大，所需钢丝绳和摩擦轮的直径也相应增大，不仅导致提升系统效率降低，而且摩擦轮体积和重量也显著增加，不利于运输和安装。另外，深井超深井矿井提升系统中提升钢丝绳还存在自重大，承载能力小，使用寿命短的问题。

因此，摩擦式矿井提升系统有待进一步改进。

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摩擦式矿井提升系统。该系统能够有效解决外部环境对钢丝绳的腐蚀问题，而且所需的单根钢丝绳和摩擦轮的直径也相对较小，不仅投资成本低而且提升系统效率也相对较高。

本发明提出了一种摩擦式矿井提升系统。根据本发明的实施例，该摩擦式矿井提升系统包括：

摩擦轮；

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；

第一提升容器；

配重或第二提升容器；和

提升复合带，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，所述提升复合带具有第一端和第二端，所述第一端与所述第一提升容器相连，所述第二端绕过所述摩擦轮与所述配重或所述第二提升容器相连。

根据本发明上述实施例的摩擦式矿井提升系统，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；此外，与提升钢丝绳相比，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和对应的摩擦轮的直径，由此不仅可以显著降低设备成本，还可以进一步提高提升系统的提升效率。

另外，根据本发明上述实施例的摩擦式矿井提升系统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，摩擦式矿井提升系统进一步包括：第一导向轮，所述第一导向轮设在所述摩擦轮与所述第二端之间，并抵靠所述提升复合带。由此可以进一步使摩擦式矿井提升系统安全、稳定和高效运行。

在本发明的一些实施例中，所述第一导向轮设在所述摩擦轮的右下方。由此可以进一步有利于提升系统的安全、稳定和高效运行。

在本发明的一些实施例中，摩擦式矿井提升系统进一步包括：第二导向轮和第三导向轮，所述提升复合带的第二端绕过所述第二导向轮与所述配重或所述第二提升容器相连；所述提升复合带的第一端绕过所述第三导向轮与所述第一提升容器相连。由此可以进一步使摩擦式矿井提升系统安全、稳定和高效运行。

在本发明的一些实施例中，所述第二导向轮设在所述摩擦轮的上方，所述第三导向轮设在所述第二导向轮的上方。由此可以进一步有利于提升系统的安全、稳定和高效运行。

在本发明的一些实施例中，所述提升复合带进一步包括定位钢丝，所述定位钢丝与所述多根钢丝绳或者所述多根高性能纤维绳横向相连。由此可以进一步提高提升复合带的牢固性、稳定性和使用寿命。

在本发明的一些实施例中，所述摩擦轮的直径为2.25～6.5m，所述提升复合带为一根或多根，提升高度为800～3000m，载重范围为10～65t。

在本发明的一些实施例中，所述提升复合带为一根，所述提升复合带的宽度为800～3000mm，厚度为10～80mm，所述提升复合带中所述钢丝绳或者所述高性能纤维绳的个数为30～150根，单根所述钢丝绳或者单根所述高性能纤维绳的直径为3～30mm。由此可以有利于降低设备成本并提高提升系统的提升效率。

在本发明的一些实施例中，所述提升复合带为一根，所述提升复合带的宽度为800～1000mm，所述提升复合带中所述钢丝绳或者所述高性能纤维绳的个数为30～50根。由此可以进一步有利于降低设备成本并提高提升系统的提升效率。

在本发明的一些实施例中，所述提升复合带为多根，每根所述提升复合带的宽度为100～800mm，厚度为10～80mm，每根所述提升复合带中所述钢丝绳或者所述高性能纤维绳的个数为8～30根，单根所述钢丝绳或者单根所述高性能纤维绳的直径为3～30mm。由此可以进一步有利于降低设备成本并提高提升系统的提升效率。

在本发明的一些实施例中，所述高性能纤维绳为选自碳纤维绳、聚乙烯纤维绳、芳纶纤维绳、尼龙纤维绳、涤纶纤维绳和丙纶纤维绳中的至少一种。由此可以使提升钢带具有更高的拉伸强度和更低的重量。

在本发明的一些实施例中，所述高分子复合材料包括选自聚氨酯、橡胶和树脂中的至少一种。由此可以进一步有利于提高提升系统的提升效率，并延长提升复合带的使用寿命。

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摩擦式矿井提升系统的结构简图。

图2是根据本发明一个实施例的提升复合带内部结构示意图。

图3是根据本发明一个实施例的提升复合带与摩擦轮配合使用的结构示意图。

图4是根据本发明再一个实施例的提升复合带与摩擦轮配合使用的结构示意图。

图5是根据本发明再一个实施例的摩擦式矿井提升系统的结构简图。

图6是根据本发明又一个实施例的摩擦式矿井提升系统的结构简图。

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。

本发明提出了一种摩擦式矿井提升系统。根据本发明的实施例，如图1-2所示，该摩擦式矿井提升系统包括：摩擦轮10、驱动装置(未示出)、第一提升容器20、配重或第二提升容器30和提升复合带40。其中，驱动装置与摩擦轮10相连以驱动摩擦轮10转动；如图2所示，提升复合带40包括多根钢丝绳41或者多根高性能纤维绳41、高分子复合材料42，多根钢丝绳41或者多根高性能纤维绳41包裹于高分子复合材料42中，提升复合带40具有第一端43和第二端44，第一端43与第一提升容器20相连，第二端44绕过摩擦轮10与配重或第二提升容器30相连。

根据本发明上述实施例的摩擦式矿井提升系统，通过采用提升复合带40代替现有的提升钢丝绳，不仅能够避免提升复合带40内部的钢丝绳或者高性能纤维绳41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40表面的复合材料还能够提高提升复合带40和摩擦轮10的摩擦系数，避免打滑现象发生；此外，与提升钢丝绳相比，在相同的提升高度和载重条件下，采用提升复合带40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41的直径和对应的摩擦轮10的直径，例如当提升高度为1950m，载重范围为10t时，所需的摩擦轮的直径仅为2.8m，即采用本申请上述实施例的摩擦式矿井提升系统还可以显著降低设备成本，并进一步提高提升系统的提升效率。

下面参考图1-6对本发明上述实施例的摩擦式矿井提升系统进行详细描述。

根据本发明的一个具体实施例，配重或第二提升容器30底部可以悬挂平衡尾绳或平衡钢带50，由此可以进一步调节摩擦轮两侧的重力平衡，从而进一步有利于提升系统的稳定运行。

根据本发明的再一个具体实施例，如图5所示，摩擦式矿井提升系统可以进一步包括第一导向轮60，第一导向轮60可以设在摩擦轮10的右下方，并抵靠提升复合带40。本发明中通过采用上述设置不仅可以根据实际需要调整提升复合带的运动方向，并使位于摩擦轮10两侧的提升复合带第一端43和第二端44之间具有合适的水平间距，还可以进一步调节提升复合带40对摩擦轮10的围包角，确保摩擦式矿井提升系统安全、稳定和高效运行。进一步地，第一导向轮60可以设在摩擦轮10的右下方，优选地，在竖直方向上，第一导向轮60的最左端位于摩擦轮10最右端的左侧，需要说明的是，本发明中所述的“右下方”、“左”、“右”、“上”、“下”是以基于图5中所示的“从左到右”和“从下到上”的方向而言的。

根据本发明的又一个具体实施例，如图6所示，摩擦式矿井提升系统可以进一步包括第二导向轮70和第三导向轮80，提升复合带40的第二端44绕过第二导向轮70与配重或第二提升容器30相连；提升复合带40的第一端43绕过第三导向轮80与第一提升容器20相连。由此可以进一步有利于提升系统的稳定运行。本发明中通过采用上述设置不仅可以根据实际需要调整提升复合带的运动方向，还可以进一步有利于调节位于摩擦轮10两侧的提升复合带第一端43和第二端44之间的水平间距以及提升复合带40对摩擦轮10的围包角，确保摩擦式矿井提升系统可以安全、稳定和高效运行。进一步地，第二导向轮70可以设在摩擦轮10的上方，第三导向轮80可以设在第二导向轮70的上方，优选地，第二导向轮70可以设在摩擦轮10的左上方，需要说明的是，本发明中所述的“上方”、“左上方”“上”、“下”是以基于图5中所示的“从左到右”和“从下到上”的方向而言的，由此可以进一步提高提升复合带40对摩擦轮10的围包角，使提升复合带40与摩擦轮10之间的摩擦距离更长，从而进一步有利于摩擦式矿井提升系统的安全、稳定和高效运行。

根据本发明的又一个具体实施例，如图2所示，提升复合带40可以进一步包括定位钢丝45，定位钢丝45与多根钢丝绳41或者多根高性能纤维绳41横向相连。发明人发现，提升复合带40中，多根钢丝绳41或者多根高性能纤维绳41被包裹于高分子复合材料42中，通过采用定位钢丝45对多根钢丝绳41或者多根高性能纤维绳41进行横向固定，可以进一步提高钢丝绳41或者多根高性能纤维绳41在提升复合带40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。进一步地，可以使多根钢丝绳41或者多根高性能纤维绳41在提升复合带40中均匀分布，从而进一步提高提升复合带的牢固性、稳定性和使用寿命。

根据本发明的又一个具体实施例，本发明中提升复合带40的根数和摩擦轮10的直径并不受特别限制，本领域技术人员可以根据提升系统的提升高度、提升容器自重、载重需求等实际操作环境以及提升复合带中钢丝绳或者高性能纤维绳的数量和直径对提升复合带的根数和摩擦轮10的直径进行选择，即提升复合带40可以为一根或多根，摩擦轮10的直径可以为2.25～6.5m，由此可以使提升系统的提升高度达到800～3000m，载重范围达到10～65t。其中，当提升复合带40为多根时，多根提升复合带可以并列使用，此时，可以在摩擦轮10和导向轮上设置多个凹槽以进一步有利于调节提升复合带的运动方向，避免多根提升复合带可以并排使用而不会发生碰撞、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。

根据本发明的又一个具体实施例，提升复合带40可以为单独一根或多根，当提升复合带40为一根时(如图3所示)，提升复合带40的宽度可以为800～3000mm，厚度可以为10～80mm，此时提升复合带40中钢丝绳或者高性能纤维绳41的个数可以为30～150根，单根钢丝绳或者单根高性能纤维绳41的直径可以为3～30mm；当提升复合带40为多根时，多根提升复合带40在摩擦轮10上并排使用(如图4所示，可以为4根提升复合带40在摩擦轮10上并排使用)，每根提升复合带40的宽度可为100～800mm，厚度可以为10～80mm，每根提升复合带中钢丝绳或者高性能纤维绳41的个数可以为8～30根，单根钢丝绳或者单根高性能纤维绳41的直径可以为3～30mm。发明人发现，随着提升高度的增加和提升载荷的增大，所需钢丝绳和摩擦轮的直径也相应增大，导致提升系统效率降低，而在相同的提升高度和载重要求下，采用提升复合带代替提升钢丝绳可以显著降低所需单根钢丝绳的直径以及对应的摩擦轮的直径，而本发明中通过采用具有上述规格的提升复合带，不仅可以进一步避免钢丝绳或者多根高性能纤维绳与外部环境接触，提高对钢丝绳或者多根高性能纤维绳的保护作用，还可以确保提升复合带在具有足够的载重能力和力学性能基础上进一步降低所需多根钢丝绳或者多根高性能纤维绳的直径和摩擦轮的直径，从而可以进一步降低设备成本并提高提升系统的提升效率。优选地，当提升复合带40为单根时，提升复合带40的宽度可以优选为800～1000mm，提升复合带40中钢丝绳或者高性能纤维绳41的个数可以优选为30～50根，由此可以在确保提升复合带在具有足够的载重能力和力学性能基础上更有利于系统的运输和安装。

根据本发明的又一个具体实施例，本发明中高性能纤维绳的种类并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如，高性能纤维绳可以为选自碳纤维绳、聚乙烯纤维绳、芳纶纤维绳、尼龙纤维绳、涤纶纤维绳和丙纶纤维绳中的至少一种，由此，可以使提升复合带具有更高的拉伸强度和更低的重量。

根据本发明的又一个具体实施例，本发明中驱动装置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，驱动装置可以为同步电机、异步电机、包括与摩擦轮相联接的联轴器或减速器等。由此可以有效驱动摩擦轮10转动，进而通过摩擦轮10和提升复合带40之间的摩擦传递动力。

根据本发明的又一个具体实施例，高分子复合材料可以包括高分子材料以及任选地有机材料，优选地，高分子复合材料可以包括选自聚氨酯、橡胶和树脂中的至少一种。发明人发现，通过选用上述高分子材料可以进一步提高提升复合带40的韧性和摩擦系数，进而可以进一步提高提升系统的提升效率，并延长提升复合带的使用寿命。

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根提升复合带的摩擦式矿井提升机，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，摩擦式矿井提升机的摩擦轮直径为2.8m。

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根提升复合带的摩擦式矿井提升机，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，摩擦式矿井提升机的摩擦轮直径为2.25m。

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根钢丝绳的摩擦式矿井提升机，单根钢丝绳的直径为58mm，摩擦式矿井提升机的摩擦轮直径为6m。

结论：对比可知，在相同的提升条件下，以提升复合带代替提升钢丝绳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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。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。

在本发明中，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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

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)

1.一种摩擦式矿井提升系统，其特征在于，包括：

摩擦轮；

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；

第一提升容器；

配重或第二提升容器；和

提升复合带，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，所述提升复合带具有第一端和第二端，所述第一端与所述第一提升容器相连，所述第二端绕过所述摩擦轮与所述配重或所述第二提升容器相连。

2.根据权利要求1所述的摩擦式矿井提升系统，其特征在于，进一步包括：

第一导向轮，所述第一导向轮设在所述摩擦轮与所述第二端之间，并抵靠所述提升复合带。

3.根据权利要求2所述的摩擦式矿井提升系统，其特征在于，所述第一导向轮设在所述摩擦轮的右下方。

4.根据权利要求1所述的摩擦式矿井提升系统，其特征在于，进一步包括：

第二导向轮，所述提升复合带的第二端绕过所述第二导向轮与所述配重或所述第二提升容器相连；

第三导向轮，所述提升复合带的第一端绕过所述第三导向轮与所述第一提升容器相连。

5.根据权利要求4所述的摩擦式矿井提升系统，其特征在于，所述第二导向轮设在所述摩擦轮的上方，所述第三导向轮设在所述第二导向轮的上方。

6.根据权利要求1所述的摩擦式矿井提升系统，其特征在于，所述提升复合带进一步包括定位钢丝，所述定位钢丝与所述多根钢丝绳或者所述多根高性能纤维绳横向相连。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的摩擦式矿井提升系统，其特征在于，所述摩擦轮的直径为2.25～6.5m，所述提升复合带为一根或多根，提升高度为800～3000m，载重范围为10～65t。

8.根据权利要求7所述的摩擦式矿井提升系统，其特征在于，所述提升复合带为一根，所述提升复合带的宽度为800～3000mm，厚度为10～80mm，所述提升复合带中所述钢丝绳或者所述高性能纤维绳的个数为30～150根，单根所述钢丝绳或者单根所述高性能纤维绳的直径为3～30mm，

优选地，所述提升复合带的宽度为800～1000mm，所述提升复合带中所述钢丝绳或者所述高性能纤维绳的个数为30～50根。

9.根据权利要求7所述的摩擦式矿井提升系统，其特征在于，所述提升复合带为多根，每根所述提升复合带的宽度为100～800mm，厚度为10～80mm，每根所述提升复合带中所述钢丝绳或者所述高性能纤维绳的个数为8～30根，单根所述钢丝绳或者单根所述高性能纤维绳的直径为3～30mm。

10.根据权利要求1所述的摩擦式矿井提升系统，其特征在于，所述高性能纤维绳为选自碳纤维绳、聚乙烯纤维绳、芳纶纤维绳、尼龙纤维绳、涤纶纤维绳和丙纶纤维绳中的至少一种，

任选地，所述高分子复合材料包括选自聚氨酯、橡胶和树脂中的至少一种。