CN112253853B - 一种竖井用管路伺服系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于竖井掘进机技术领域，具体是一种竖井用管路伺服系统，系统由位于井口的井架支撑，包括管夹，等间隔固定设置于管路上，用于与管路驱动装置配合带动管路移动；主体呈弧形的管路导槽，位于管路的移动路径上，用于管路移动时对管路进行支撑和导向；管路驱动装置，设置于井架上方，以驱动管夹沿管路导槽移动；管路导槽沿管路的移动方向，对称设置于管路驱动装置两侧；管路驱动装置与控制装置连接，通过控制装置控制管路驱动装置与井下设备同步运动。本发明采用井架作为基础，提高整体稳定性。采用管夹固定管路，使管路排布整齐稳定，向下输送时承载主要重量。采用管路驱动装置驱动管夹向前向后运动。采用信号控制技术提升管路输送的同步性。

Description

一种竖井用管路伺服系统
技术领域
本发明涉及竖井盾构机技术领域，具体是一种竖井用管路伺服系统。
背景技术
目前市场上竖井盾构机、反井钻机，多采用地面驱动，即井下部件大多为纯机械部件，也有极少采用井下驱动或需在井下使用动力部件，进而采用总分的管、线路形式，因此向井下输送动力源比如电缆卷盘、油管卷盘均数量较少，进而极大的限制了部分动作的完成。而较大直径的竖井的管路输送装置无法满足多管路、长距离且随掘进过程同步进行等要求，并且多数情况下无法判断管路受力情况。此外，随着竖井深度的增加，输送线路重量随之增加，对于管路输送架的稳定性要求也比较苛刻，由于断线风险等不稳定因素直接影响掘进进程的情况也时有发生。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种竖井用管路伺服系统，其解决了现有的竖井管路输送装置中多管路混乱排放、长距离输送无法判断管路受力、无法使管路与竖井掘进设备同步升降等技术问题。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
一种竖井用管路伺服系统，系统由位于井口的井架支撑，包括：管夹，等间隔固定设置于管路上，用于与管路驱动装置配合带动管路移动，管夹为用于固定管路的孔板结构，管夹上设置有用于使管路穿过的若干个孔洞，孔洞大小不一，分别用于穿过不同直径的管路，使不同直径的管路与管夹相对固定；每一管夹皆与其相邻的管夹以钢丝绳相连，钢丝绳的长度小于相邻的两个管夹之间的管路的长度；管路导槽，主体呈弧形，位于管路的移动路径上，用于管路移动时对管路进行支撑和导向；管路驱动装置，设置于井架上方，以驱动管夹沿管路导槽移动；管路导槽沿管路的移动方向，对称设置于管路驱动装置两侧；管路驱动装置与控制装置连接，通过控制装置控制管路驱动装置与井下设备同步运动。
可选地，管路导槽包括由金属管组成的格栅结构，格栅结构的两侧设置有挡板。
可选地，挡板内侧设有凹槽，凹槽的高度大于管夹的高度，以使管夹在凹槽内移动。
可选地，管路驱动装置有两组，分别设置在井架上方的两侧，包括减速机、滚链、主动滚轮以及从动滚轮；管路驱动装置通过基座固定在井架的上方，并位于管路移动路径的一侧；基座上设置有减速机，减速机的输出端连接主动滚轮，滚链套设于主动滚轮和从动滚轮的外部，并与主动滚轮和从动滚轮啮合，以在减速机的驱动下，带动滚链循环转动；滚链包括等间隔设置的若干拨叉组，每个拨叉组包含两个相对设置的拨叉，滚链转动时，相对设置的两个拨叉之间形成的空隙与管夹配合，通过拨叉推动管夹移动。
可选地，相邻两个拨叉组之间的距离与相邻的两个管夹之间的距离相同。
可选地，基座上设有延伸方向与管路移动方向一致的过渡导槽，过渡导槽的两端分别与过渡导槽前后的管路导槽连接。
可选地，控制装置还与井内设备上的位移传感器连接，位移传感器将井内设备的进给数据传递给控制装置，控制装置通过接收位移传感器传递的数据，以控制管路驱动装置与井内设备同步运动。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：本发明为竖井掘进机提供一种可靠的、自动化的与施工工况相匹配的管路伺服系统，实现为井下驱动设备提供动力源，并且是在管路排布、防止受拉及自动输送等多个方面有集中体现的配套系统，进一步完善竖井配套管路服务设备，提升掘进设备整体可靠性，实用性和自动化程度。
本发明通过设置的管夹，可以实现管路的顺序固定，使多排管路同时下井的顺序一致，管路排布直观、不混乱；采用管夹将管路固定，在管路输送时承担主要载荷，井架可承受井下长度80米管路载荷；管路驱动装置传动使管路进井出井与掘进机主体设备同步自动进行，实现自动化。
本发明采用井架作为基础，提高整体稳定性。采用管夹固定管路，使管路排布整齐稳定，向下输送时承载主要重量。采用管路驱动装置驱动管夹向前向后运动。采用信号控制技术提升管路输送的同步性。
附图说明
图1为本发明一种竖井用管路伺服系统的结构示意图。
图2为本发明管路驱动装置的立体结构示意图。
图3为本发明管路驱动装置的侧视图。
图4为本发明管夹的立体结构示意图。
图5为本发明管夹在管路驱动装置上移动的结构示意图。
图6为本发明一种竖井用管路伺服系统的工作示意图。
【附图标记说明】
1：井架；
2：管路导槽；21：挡板；
3：管夹；31：孔洞；
4：管路驱动装置；41：减速机；42：滚链；43：主动滚轮；44：从动滚轮；45：拨叉；
5：钢丝绳；
6：基座；
7：过渡导槽。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。其中，本文所提及的“上”、“下”“左”、“右”等方位名词以图1的定向为参照。
为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
实施例：参照图1，本发明提供一种竖井用管路伺服系统，该系统由井架1支撑，主要包括：管路导槽2，管夹3和管路驱动装置4。其中，井架1起到固定和支撑管路的作用；管路驱动装置4为主要核心部件，为管路前后移动提供动力；管路导槽2起到支撑和导向管夹3的作用；管夹3起到固定管路，带动管路前进的作用，另外还可以起到使管路不受载荷的作用，用于保护管路。通过设置的管夹3，可以实现管路的顺序固定，使多排管路同时下井的顺序一致，管路排布直观、不混乱。
具体地，井架1用于支撑固定在井架1上的管路导槽2；井架1的前后均固定有管路导槽2，管路导槽2用于支撑和导向管夹3和管路。
管夹3等间隔固定设置于管路上，用于与管路驱动装置4配合以带动管路移动；管路穿过管夹3上设置的孔洞31并与管夹3相对固定。
管路导槽2位于管路的移动路径上，其主体呈弧形，用于管路移动时对管路进行支撑和导向。
管路驱动装置4设置于井架1上方，以驱动管夹3沿管路导槽2移动。
管路导槽2沿管路的移动方向，对称设置于管路驱动装置4两侧；管路驱动装置4与控制装置连接，通过控制装置控制管路驱动装置4与井下设备同步运动。
井架1上方设置有用于驱动管夹3移动的管路驱动装置4。管夹3与管路相对固定，并且通过管路驱动装置4驱动管夹3带动管路在管路导槽2上移动。
本实施例中，管路导槽2包括由金属管组成的格栅结构，格栅结构的两侧设置有挡板21，用于导向管夹3。管夹3两端的管路导槽2设计成格栅结构，用于减小管路导槽2与管夹3、管路之间的摩擦阻力，预防管路外皮破损。
具体地，挡板21内侧设有凹槽，凹槽的高度大于管夹3的高度，以使管夹3的两端在凹槽内移动。格栅结构两侧的挡板21之间的宽度与管夹3的宽度一致。挡板21起到防止管夹3上下跳动，左右窜动的作用。
本实施例中，参见图4，管夹3为用于固定管路的孔板结构，孔板结构上设置有用于使管路穿过的孔洞31，管路穿过管夹3上的孔洞31并且与管夹3相对固定。管夹3上设有若干个大小不一的孔洞31，分别用于穿过不同直径的管路，使不同直径的管路与管夹3相对固定。
相邻的两个管夹3之间通过钢丝绳5连接。钢丝绳5的长度小于相邻的两个管夹3之间的管路的长度。管路是固定在多个管夹3上的，管路向下移动的过程中，多个管夹3随之向下移动，由于钢丝绳5的长度小于相邻的两个管夹3之间的管路的长度，故钢丝绳5起到主要受力作用，避免管路承受拉力。
管夹3的作用为固定管路、保护管路，将管路按照已经排布完成的管夹3的孔洞31中穿入并固定，确保向下输送管路不会出现混乱打结等情况，管路全程用管夹3固定，相邻的两个管夹3之间采用若干根钢丝绳5连接，调整钢丝绳5的长度，使其均匀一致，并且短于管路单节长度，确保相邻两个管夹3之间只有钢丝绳5受力，防止向下输送的管路承受拉力。这里需要说明的是，管路单节长度即相邻两个管夹3之间的管路的长度。
本实施例中，参见图2和图3，管路驱动装置4通过基座6固定在井架1的上方一侧，其包括减速机41、滚链42、主动滚轮43和从动滚轮44。其利用固定在基座6上的减速机41带动主动滚轮43旋转，进而使滚链42绕主动滚轮43和从动滚轮44循环转动，旋转的滚链42带动拨叉45推动管夹3移动，前一个管夹3即将被拨叉45推出管路驱动装置4时，下一个管夹3紧接着被下一个拨叉45推动，如此循环，从而使管夹3在基座6上的过渡导槽7的上方前后滑动。
具体地，基座6固定在井架1的上方，基座6的一侧设置有减速机41，减速机41的输出端连接主动滚轮43，滚链42套设在主动滚轮43和从动滚轮44的外部，通过减速机41带动主动滚轮43转动，进而带动滚链42在主动滚轮43和从动滚轮44的外部循环转动。
本实施例中，管路驱动装置4设有两组，分别设置在基座6的两侧，两组管路驱动装置4的减速机41的输出端分别与两个主动滚轮43连接，通过两组减速机41带动两个主动滚轮43转动，可以防止在管路输送过程中发生偏载，影响管路输送效率。其中，两个主动滚轮43之间可以通过主动轴连接，两个从动滚轮44之间可以通过从动轴连接，可以更加有效地防止管路发生偏载。当然，本发明的管路驱动装置4不限于上述结构，在保证系统稳定运行的前提下，可以设置一组管路驱动装置4，其包括一组减速机41，两组滚链42、两组主动滚轮43和两组从动滚轮44，其中两组主动滚轮43通过主动轴连接，两组从动滚轮44通过从动轴连接，减速机41驱动一组主动滚轮43和从动滚轮44转动，带动一组滚链42转动，通过设置的主动轴和从动轴，带动另外一组主动滚轮43和从动滚轮44转动，进而带动另外一组滚链42转动，从而实现上述的功能。
滚链42上间隔设置有若干拨叉组，每个拨叉组包含两个相对设置的拨叉45，两个相对设置的拨叉45之间形成的空隙与管夹3配合，通过拨叉45推动管夹3移动。
相邻两个拨叉组之间的距离与相邻两个管夹3之间的距离相同，以使拨叉45推动管夹3，前一个管夹3即将被拨叉45推出管路驱动装置4时，下一个管夹3紧接着被下一个拨叉45推动。
基座6上设有过渡导槽7，过渡导槽7的两端分别与过渡导槽7前后的管路导槽2连接，以使前后的管路导槽2在基座6处平稳过渡，保证管路顺利通过基座6。
本实施例中，管路驱动装置4与控制装置连接，控制装置还与井内设备上的位移传感器连接，控制装置接收位移传感器检测到的井下设别的移动信号，通过控制装置控制管路驱动装置4与井下设备同步运动。位移传感器将井内设备的移动信号传递给控制装置，控制装置再根据这个移动信号来控制管路驱动装置4中的与减速机41连接的电机的启停。参见图5，当井内设备向下移动时，控制装置控制电机正转开启，减速机41驱动主动滚轮43旋转，进而带动与主动滚轮43连接的滚链42循环滚动，滚链42上的拨叉45推动管夹3向前移动，并带动管路向前移动，即向井下方向移动。当井内设备向上移动时，控制装置控制电机反转开启，减速机41驱动主动滚轮43旋转，进而带动与主动滚轮43连接的滚链42循环滚动，滚链42上的拨叉45推动管夹3向后移动，并带动管路向后移动，即向井上方向移动。
参见图6，本发明一种竖井用管路伺服系统的工作原理为：利用固定在井架1上的管路驱动装置4，通过电机带动减速机41旋转，进而带动滚链42绕主动滚轮43和从动滚轮44旋转，带动滚链42上的拨叉45随滚链42循环转动，进而拨动放置在管路驱动装置4上的管夹3，使其产生相对于井架1的滑动。此时，从头至尾的管路上已经均匀排布好若干个管夹3，管夹3浮动的放置在管路驱动装置4上，管夹3相对管路固定，并且相邻的两个管夹3之间用钢丝绳5连接，这样经过管夹3夹固的管路沿着管路导槽2方向由井外输送至井内。
将管夹3依次安装完成后，即可随井内设备向下输送。在井内设备上安装了位移传感器，以便得到掘进设备精确的进给数据，通过控制装置的数据处理器转换成控制电信号，并传递给管路驱动装置4以控制电机启停，进而控制管路的进给，达到与掘进设备同步的效果。
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。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”，可以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低于第二特征。
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改动、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种竖井用管路伺服系统，所述系统由位于井口的井架(1)支撑，其特征在于，包括：
管夹(3)，等间隔固定设置于所述管路上，用于与管路驱动装置(4)配合带动所述管路移动，所述管夹(3)为用于固定管路的孔板结构，所述管夹(3)上设置有用于使管路穿过的若干个孔洞(31)，所述孔洞(31)大小不一，分别用于穿过不同直径的管路，使不同直径的管路与所述管夹(3)相对固定；每一所述管夹(3)皆与其相邻的管夹(3)以钢丝绳(5)相连，所述钢丝绳(5)的长度小于相邻的两个管夹(3)之间的管路的长度；
主体呈弧形的管路导槽(2)，位于所述管路的移动路径上，用于所述管路移动时对管路进行支撑和导向；
管路驱动装置(4)，设置于所述井架(1)上方，以驱动所述管夹(3)沿所述管路导槽(2)移动；
所述管路导槽(2)沿所述管路的移动方向，对称设置于所述管路驱动装置(4)两侧；所述管路驱动装置(4)与控制装置连接，通过控制装置控制管路驱动装置(4)与井下设备同步运动。
2.如权利要求1所述的一种竖井用管路伺服系统，其特征在于，
所述管路导槽(2)包括由金属管组成的格栅结构，所述格栅结构的两侧设置有挡板(21)。
3.如权利要求2所述的一种竖井用管路伺服系统，其特征在于，
所述挡板(21)内侧设有凹槽，所述凹槽的高度大于所述管夹(3)的高度，以使管夹(3)在凹槽内移动。
4.如权利要求1所述的一种竖井用管路伺服系统，其特征在于，
所述管路驱动装置(4)有两组，分别设置在井架(1)上方的两侧，包括减速机(41)、滚链(42)、主动滚轮(43)以及从动滚轮(44)；
所述管路驱动装置(4)通过基座(6)固定在井架(1)的上方，并位于所述管路移动路径的一侧；基座(6)上设置有减速机(41)，减速机(41)的输出端连接主动滚轮(43)，所述滚链(42)套设于主动滚轮(43)和从动滚轮(44)的外部，并与主动滚轮(43)和从动滚轮(44)啮合，以在所述减速机(41)的驱动下，带动所述滚链(42)循环转动；
所述滚链(42)包括等间隔设置的若干拨叉组，每个拨叉组包含两个相对设置的拨叉(45)，所述滚链(42)转动时，相对设置的两个拨叉(45)之间形成的空隙与管夹(3)配合，通过拨叉(45)推动管夹(3)移动。
5.如权利要求4所述的一种竖井用管路伺服系统，其特征在于，
相邻两个所述拨叉组之间的距离与相邻的两个所述管夹(3)之间的距离相同。
6.如权利要求4所述的一种竖井用管路伺服系统，其特征在于，
所述基座(6)上设有延伸方向与管路移动方向一致的过渡导槽(7)，所述过渡导槽(7)的两端分别与过渡导槽(7)前后的管路导槽(2)连接。
7.如权利要求1所述的一种竖井用管路伺服系统，其特征在于，
所述控制装置还与井内设备上的位移传感器连接，位移传感器将井内设备的进给数据传递给控制装置，控制装置通过接收位移传感器传递的数据，以控制管路驱动装置(4)与井内设备同步运动。
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