CN110616680A - 一种预紧自锁装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种预紧自锁装置，用于防止大坝面板混凝土浇筑滑模体坠落，该装置包括固定支座，主轴，卷扬筒，保险钢绳，预紧组件和自锁组件；所述保险钢绳一端固定在卷扬筒上并卷绕在卷扬筒上，所述卷扬筒、自锁组件和预紧组件顺次连接并套接在主轴上，所述主轴的两端固定连接在固定支座上。本发明的预紧自锁装置能够将滑模体二次通过保险钢绳固定在坝顶上，起到防止滑模体在卷扬机钢丝绳断损时坠落，起到二次保险作用。

Description

一种预紧自锁装置

技术领域

本发明属于水利水电工程施工的领域，具体涉及大坝面板混凝土浇筑施工中滑模体的防坠落，特别是用于安全保护的大坝面板混凝土浇筑施工中滑模体防坠落的预紧自锁装置。

背景技术

面板堆石坝这种坝型是我国(乃至国外)目前最常规的水利水电施工设计的坝型，主坝体由堆石填筑而成，在堆石坝填筑到一定高程(一般为70—100米左右)时，需要在挡水面进行混凝土面板浇筑施工，其目的是为了将来库区蓄水时防止库容中的水从坝体中渗漏掉及水流的冲刷造成溃坝事故的发生，因此混凝土面板的浇筑是一项重要施工工序。

大坝面板混凝土浇筑施工方法主要采用滑模施工，将整个大坝面板划分成若干个施工区块，在每区块的二侧支好模板，再在二模板上架一块滑模体，从大坝底部自下而上由安装在坝顶的2台卷扬机牵引缓慢滑升，滑升速度应根据设计的混凝土浇筑速度确定，卷扬机牵引速度一般为10米/分，每次滑升距离约0.2—0.5米左右，大坝倾角约35°(坡比为1:1.4)，斜长约160米。

由于滑模体自重达7—9吨，在施工过程中滑模体上有施工人员，这些工人伴随着整个大坝面板滑模的施工过程，一旦牵引滑模体的卷扬机牵引钢丝绳断损，滑模体极速滑落，将造成施工人员的安全问题。

因此，如何防止卷扬机牵引钢丝绳断损时滑模体不会坠落的问题需要解决。

发明内容

本发明通过在滑模体或承重滑模体的混凝土配重柱上设置预紧自锁装置来增加一道安全保障，当卷扬机牵引钢丝绳断损时，预紧自锁装置将滑模体牵引住，从而起到防止滑模体坠落以及保险作用。

具体来说，本发明提供一种预紧自锁装置，用于防止大坝面板混凝土浇筑滑模体坠落，该装置包括固定支座，主轴，卷扬筒，保险钢绳，预紧组件和自锁组件；所述保险钢绳一端固定在卷扬筒上并卷绕在卷扬筒上，所述卷扬筒、自锁组件和预紧组件顺次连接并套接在主轴上，所述主轴的两端固定连接在固定支座上。

一些优选的实施方式中，所述固定支座固定在滑模体侧壁或坝顶的混凝土配重柱上。

一些优选的实施方式中，所述预紧自锁装置通过保险钢绳将滑模体与坝顶的混凝土配重柱连接。

预紧自锁装置有两种安装方法：一种是将预紧自锁装置安装在坝顶，固定在混凝土配重柱上，通过钢绳与滑模体连接。另一种是将预紧自锁装置直接安装在滑模体的两侧端部，而另一端通过钢绳固定在坝顶的混凝土配重柱或钢绳固定点上。当卷扬机牵引钢丝绳断损时，预紧自锁装置的保险钢绳就能起到防止滑模体下滑坠落的作用，从而确保施工人员的安全。

一些优选的实施方式中，预紧组件包括顺次套接在主轴上的内棘齿固定轮、涡轮和预紧弹簧；涡轮的棘爪与内棘齿固定轮的内棘齿啮合。

一些优选的实施方式中，自锁组件包括顺次套接在主轴上的自锁棘爪盘和内棘齿转轮；内棘齿转轮与自锁棘爪盘啮合。

一些优选的实施方式中，预紧弹簧呈盘旋形结构；预紧弹簧内簧钩固定连接在预紧棘爪盘的销轴上；预紧弹簧外簧钩固定连接在自锁棘爪盘的销轴上。

一些优选的实施方式中，卷扬筒通过螺栓与内棘齿转轮固定连接。

一些优选的实施方式中，内棘齿转轮上设有手动扳杆。

一些优选的实施方式中，涡轮上设有蜗杆，所述蜗杆通过蜗杆上的螺纹咬合安装在蜗轮的圆周端面。

一些优选的实施方式中，主轴上还包括键销；内棘齿固定轮卡合键销后与主轴固定连接。

一些优选的实施方式中，还包括止退组件；组退组件包括止退棘爪盘和止退棘爪；止退棘爪盘通过螺栓与卷扬筒固定连接；所述止退棘爪盘外周设有止退外棘齿轮；止退外棘齿轮固定在卷扬筒一侧；止退棘爪固定安装在固定支座上。

一些优选的实施方式中，内棘齿转轮和止退棘爪盘通过轴承与主轴连接。

有益效果

本发明的预紧自锁装置能够将滑模体二次通过保险钢绳固定在坝顶上，起到防止滑模体在卷扬机钢丝绳断损时坠落，起到二次保险作用。

附图说明

图1为本发明预紧自锁装置的示意图；

图2为本发明预紧自锁装置分解结构示意图；

图3为本发明预紧自锁装置部分分解结构的放大示意图；

图4为本发明预紧自锁装置部分分解结构的放大示意图；

图5为本发明预紧自锁装置安装在坝顶的示意图；

图6为本发明预紧自锁装置安装在滑模体上的示意图。

附图标记

预紧自锁装置20，主轴1，内棘齿固定轮2，内棘齿21，涡轮3，棘爪31，销轴32，预紧弹簧4，内簧钩42，外簧钩41，自锁棘爪盘5，棘爪51，销轴52，内棘齿转轮6，内棘齿61，卷扬筒7，保险钢绳8，螺栓9，键销10，蜗杆11，紧锁扳杆12，止退棘爪盘22，止退外棘齿13，止退棘爪14，固定支座15，滑模体16，混凝土配重柱17，轴承18，手柄19，卷扬机81，牵引钢丝绳82，钢绳固定点83

具体实施方式

下面对本发明涉及的结构或这些所使用的技术术语做进一步的说明。在下面的详细描述中，图例附带的参考文字是这里的一个部分，它以举例说明本发明可能实行的特定具体方案的方式来说明。我们并不排除本发明还可以实行其它的具体方案和在不违背本发明的使用范围的情况下改变本发明的结构。

如图2所示，本发明的预紧自锁装置20具有两大功能：预紧功能和自锁功能。预紧自锁装置是一种通过手调蜗轮、蜗杆绞紧预紧弹簧(发条弹簧)，带动联动机构从而实现卷扬筒卷紧保险钢丝绳，经过一定距离的牵引，预紧弹簧的弹力释放后会失去卷紧作用，这时就需要再将蜗轮、蜗杆转动后绞紧弹簧，如此重复实现预紧自锁的目的。通过预紧和自锁使与之连接的滑模体16与坝顶之间具有相对固定的关系，并且，该预紧自锁装置20可以在滑模体16向坝顶方向运动时一起运动，运动一段距离后，滑模体16停止运动后进行施工，在此过程中，预紧自锁装置20则实现预紧和自锁功能，使滑模体16与坝顶之间通过钢绳8张紧固定，此时，如果承重的卷扬机钢绳断了，预紧自锁装置20使滑模体16保持在原位不动，即不下坠。本发明的预紧自锁装置20可以固定在滑模体16上，也可以固定在坝顶上。如图5，将预紧自锁装置20安装在坝顶的混凝土配重柱17上，通过预埋锚杆固定，将钢绳8的另一头固定在滑模体16的侧端。而如图6所示，将预紧自锁装置20直接安装在滑模体16的侧端部，而钢绳8另一端则固定在坝顶的混凝土配重柱17或钢绳固定点83上。无论预紧自锁装置20固定在滑模体16上，还是固定在坝顶的混凝土配重柱17上，牵引对象都是滑模体16。实际使用中，滑模体16本身是被设置在坝顶的左右各一台卷扬机81往上牵引滑升。卷扬机81牵引滑模体16的滑升过程不是连续滑升，而是断续滑升；即每次卷扬机81将滑模体16牵引上滑约0.2—0.7米左右，等待这段混凝土浇筑施工完成后再往上滑升同等距离，该施工过程约需30—60分钟左右，如此这般周转直至滑模体16滑升至坝顶。当连接滑模体16的卷扬机81的牵引钢丝绳82断损时，预紧自锁装置20的钢绳8就能起到防止滑模体16下滑坠落的作用，从而确保施工人员的安全。具体的，为了给滑模体16增加一道防止坠落施事故的保险，增加预紧自锁装置20和与预紧自锁装置20连接的保险钢绳8，保险钢绳8不直接产生牵引作用，只起到卷扬机81牵引钢丝绳82意外断损时多一道保险，在实际滑模体16运行中，仅需使保险钢绳8保持张紧即可，因此，本发明中采用较大弹性的发条弹簧4进行张紧。由于发条弹簧的调紧长度有限，当卷扬筒7收卷保险钢绳8到一定距离时，需再次调紧发条弹簧4，以达到卷扬筒7的收卷力能张紧保险钢绳8。

一些实施例中，每个滑模体16配置两个预紧自锁装置20，预紧自锁装置20分别固定在滑模体16的两侧或者固定在坝顶的两个混凝土配重柱17上。

如图1和图2所示，为具体的预紧自锁装置20结构，该装置20包括主轴1，卷扬筒7，预紧组件、自锁组件，以及固定支座15和钢绳8。在主轴1上安装有卷扬筒7，预紧组件和自锁组件，并且预紧组件、自锁组件和卷扬筒7顺次连接。主轴1的两端连接在固定支座15上，使主轴1与固定支座15固定，也即使主轴1与滑模体16(或混凝土配重柱17)固定。卷扬筒7上卷绕有钢绳8，钢绳8的一端连接在卷扬筒7上，另一端固定连接在坝顶的混凝土配重柱17上(当预紧自锁装置20固定连接在滑模体16侧端时)，或者另一端固定连接在滑模体16侧端(当预紧自锁装置20固定连接在坝顶的混凝土配重柱17上时)。当滑模体16向坝顶运动时，钢绳8在卷扬筒7带动下自动卷绕入卷扬筒7上。

预紧组件包括内棘齿固定轮2、涡轮3和预紧弹簧4，并且，内棘齿固定轮2、涡轮3和预紧弹簧4顺次套接在主轴1上。蜗轮3的一侧加工有棘爪31，它与内棘齿21相吻合。蜗轮3的另一侧加工有销轴32，与蜗轮3的圆周端面接触安装的是蜗杆11，通过转动蜗杆11的手柄19，使蜗杆11转动，蜗杆11上的螺纹转动，因蜗杆11上的螺纹与涡轮3的圆周的螺纹咬合，从而，带动涡轮3转动。预紧弹簧4呈盘旋形结构。预紧弹簧4的内簧钩42固定连接在涡轮3的销轴32上使预紧弹簧4与预紧棘爪盘3连接。当蜗杆11带动蜗轮3转动时，销轴32就会将内簧钩42绞紧，使预紧弹簧4产生卷紧弹力。具体的，转动手柄19联动蜗杆11，通过涡轮3蜗杆11的传力原理使涡轮3上的销轴32调紧预紧弹簧4。

自锁组件包括自锁棘爪盘5和内棘齿转轮6，并且，自锁棘爪盘5和内棘齿转轮6顺次套接在主轴1上。内棘齿转轮6与自锁棘爪盘5啮合固定，具体的，内棘齿转轮6的内棘齿61和自锁棘爪盘的棘爪51相互配合。同时，预紧弹簧4的外簧钩41固定连接在自锁棘爪盘5的销轴52上使预紧弹簧4与自锁棘爪盘5连接。这样预紧组件和自锁组件通过预紧弹簧4连接在一起。自锁组件连接在卷扬筒7的一侧边，通过自锁组件使卷扬筒7转动自锁。具体的，螺栓9将内棘齿转轮6与卷扬筒7锁定，预紧弹簧4的释放弹力通过外簧钩41传递到销轴52，再通过棘爪51转动内棘齿61，从而使与内棘齿转轮6固定的卷扬筒7卷紧保险钢绳8，实现自锁功能。

此外，图2、图3和图4所示，预紧自锁装置20中，内棘齿固定轮2的轴心具有卡口，该卡口卡扣在主轴1一端的键销10上，使内棘齿固定轮2与主轴1固定，也即使预紧组件与主轴1固定连接。自锁组件与卷扬筒7连接，具体的，卷扬筒7通过螺栓9与内棘齿转轮6固定连接。通过预紧组件和自锁组件来实现对卷扬筒7的预紧和自锁，也即是卷绕在卷扬筒7上的钢绳8实现预紧和自锁，从而实现滑模体16的预紧和自锁固定。

一些具体的实施例中，预紧弹簧4可满足两圈的预紧弹力。预紧弹簧4在弹簧力的作用下会自动将旋转力作用于自锁棘爪盘5，继而再通过手动内棘齿转轮6后作用于卷扬筒7，实现卷扬筒7的预紧。具体的，由于滑模体16被卷扬机81牵引往上滑升时保险钢绳8会松弛，为防止此现象的发生，可预先通过通过转动蜗杆11的手柄19带动蜗轮旋转来调紧预紧弹簧4，在弹簧力的作用下会自动将旋转力作用于自锁棘爪盘5，继而再带动内棘齿转轮6后作用于卷扬筒7，因此当滑模体16往上滑升一定距离时，在预紧弹簧4的作用下卷扬筒7会自动绞紧保险钢丝绳，当预紧弹簧4松弛后应转动蜗杆11进行调紧，如此循环。

此外，内棘齿转轮6上设有手动扳杆12。扳动手动扳杆12使内棘齿转轮6和自锁棘爪盘5以及卷扬筒7之间锁紧，实现卷扬筒和钢绳的自锁功能。通常，锁紧板杆12是作为手动备用调紧卷扬筒之用。

本发明的预紧自锁装置20还包括止退组件。该止退组件用于防止卷扬筒7向反方向转动。如果卷扬筒7向反方向转动，位于卷扬筒7和滑模体16(或混凝土配重柱17)之间的钢绳8会变长，使钢绳8松动位于卷扬筒7和滑模体16(或混凝土配重柱17)之间，从而起不到保险绳作用，不能防止滑模体16坠落。止退组件包括止退棘爪盘22和止退棘爪14；止退棘爪盘22上设有止退外棘齿轮13，止退外棘齿轮13位于止退棘爪盘22的外周。其中，止退棘爪盘22固定在卷扬筒7另一侧(不与内棘齿转轮6位于同一侧)，具体的，止退棘爪盘22通过螺栓9与卷扬筒7锁定。如图2和图4所示，止退棘爪14固定安装在固定支座15上。止退棘爪盘22上的止退外棘齿轮13和止退棘爪14搭接。具体来说，当卷扬筒7向反方向转动时，位于卷扬筒7侧壁的止退棘爪盘22上随之反方向转动，但由于止退棘爪14卡住止退棘爪盘22上的止退外棘齿轮13，使之无法朝这个方向转动，从而卷扬筒7也无法向反方向转动。而卷扬筒7正向转动时，止退棘爪14顺着止退外棘齿轮13滑过，不阻止其转动。所以，当钢绳8缠绕在卷扬筒7上受力后由于有止退棘爪14与止退外棘齿13的止退作用，防止卷扬筒7上的钢绳8松弛。

一些优选的实施例中，在内棘齿转轮6和止退棘爪盘22上各装配有一只轴承18与主轴1紧配，可以使内棘齿转轮6和止退棘爪盘22转动更为灵活，从而使与之连接的卷扬筒7转动灵活。

本发明中，预紧自锁装置20可以为一个，也可以为两个。两个预紧自锁装置29分别安装在滑模体16的两侧端则更为牢固。

Claims (11)

1.一种预紧自锁装置，用于防止大坝面板混凝土浇筑滑模体坠落，其特征在于，该装置包括固定支座，主轴，卷扬筒，保险钢绳，预紧组件和自锁组件；所述保险钢绳一端固定在卷扬筒上并卷绕在卷扬筒上，所述卷扬筒、自锁组件和预紧组件顺次连接并套接在主轴上，所述主轴的两端固定连接在固定支座上。

2.根据权利要求1所述的预紧自锁装置，其特征在于，所述固定支座固定在滑模体侧壁或坝顶的混凝土配重柱上。

3.根据权利要求2所述的预紧自锁装置，其特征在于，所述预紧自锁装置通过保险钢绳将滑模体与坝顶的混凝土配重柱连接。

4.根据权利要求1所述的预紧自锁装置，其特征在于，预紧组件包括顺次套接在主轴上的内棘齿固定轮、涡轮和预紧弹簧；涡轮的棘爪与内棘齿固定轮的内棘齿啮合。

5.根据权利要求4所述的预紧自锁装置，其特征在于，自锁组件包括顺次套接在主轴上的自锁棘爪盘和内棘齿转轮；内棘齿转轮与自锁棘爪盘啮合。

6.根据权利要求5所述的预紧自锁装置，其特征在于，预紧弹簧呈盘旋形结构；预紧弹簧内簧钩固定连接在预紧棘爪盘的销轴上；预紧弹簧外簧钩固定连接在自锁棘爪盘的销轴上。

7.根据权利要求5所述的预紧自锁装置，其特征在于，卷扬筒通过螺栓与内棘齿转轮固定连接。

8.根据权利要求5所述的预紧自锁装置，其特征在于，内棘齿转轮上设有手动扳杆。

9.根据权利要求4所述的预紧自锁装置，其特征在于，涡轮上设有蜗杆，所述蜗杆通过蜗杆上的螺纹咬合安装在蜗轮的圆周端面。

10.根据权利要求4所述的预紧自锁装置，其特征在于，主轴上还包括键销；内棘齿固定轮卡合键销后与主轴固定连接。

11.根据权利要求1所述的预紧自锁装置，其特征在于，还包括止退组件；组退组件包括止退棘爪盘和止退棘爪；止退棘爪盘通过螺栓与卷扬筒固定连接；所述止退棘爪盘外周设有止退外棘齿轮；止退外棘齿轮固定在卷扬筒一侧；止退棘爪固定安装在固定支座上。