CN113371571B - 一种立井提升机箕斗过放液压缓冲储能装置及系统 - Google Patents

一种立井提升机箕斗过放液压缓冲储能装置及系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于提升机箕斗过放保护领域，尤其涉及一种立井提升机箕斗过放液压缓冲储能装置，包括立井，立井内侧吊挂有提升机箕斗，立井内侧设置有液压缓冲机构，提升机箕斗位于液压缓冲机构上方，液压缓冲机构通过输油管连通有蓄能器组、泄压部以及补油部，蓄能器组通过输油管连通有储能部，储能部、泄压部和补油部通过输油管分别连通有油箱，液压缓冲机构连接有位移传感器，蓄能器组连接有压力传感器，位移传感器、压力传感器、储能部和补油部电性连接有控制器。本发明可以平稳安全地制动过放的提升机箕斗，还可以避免过放的提升机箕斗产生过大冲击振动，提高提升机箕斗使用寿命。

Description

一种立井提升机箕斗过放液压缓冲储能装置及系统
技术领域
本发明属于提升机箕斗过放保护领域，尤其涉及一种立井提升机箕斗过放液压缓冲储能装置及系统。
背景技术
立井提升机在重负载、长距离垂直输送过程中，提升机钢丝绳易发生断绳，特别是在提升机箕斗下放到井下指定位置，由于箕斗速度制动不彻底，箕斗往往会有一定速度撞击到井下停车位置，即发生箕斗过放。在传统箕斗过放保护措施中，常在井下地面以上箕斗指定停车位置安装防撞枕木或者橡胶类保护装置，当箕斗过放速度过大(或发生断绳)时，传统的保护装置难以吸收箕斗过放冲击能，易损坏井下设备，产生不可预估的经济损失及人员伤亡，严重影响提升机箕斗垂直运输作业。
发明内容
本发明的目的是提供一种立井提升机箕斗过放液压缓冲储能装置及系统，以解决上述问题，平稳安全地制动过放的提升机箕斗，可以避免过放的提升机箕斗产生过大冲击振动，提高提升机箕斗使用寿命。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种立井提升机箕斗过放液压缓冲储能装置，包括立井，所述立井内侧吊挂有提升机箕斗，所述立井内侧设置有液压缓冲机构，所述提升机箕斗位于所述液压缓冲机构上方，所述液压缓冲机构通过输油管连通有蓄能器组、泄压部以及补油部，所述蓄能器组通过输油管连通有储能部，所述储能部、泄压部和补油部通过输油管分别连通有油箱，所述液压缓冲机构连接有位移传感器，所述蓄能器组内连接有压力传感器，所述位移传感器、压力传感器、储能部和补油部电性连接有控制器。
优选的，所述液压缓冲机构包括至少两个竖直固定连接在所述立井底部的吸能液压缸，所有所述吸能液压缸的伸缩杆顶部固定连接有防撞梁装置，所述位移传感器连接在所有所述伸缩杆上，所述吸能液压缸的有杆腔和无杆腔分别通过输油管与所述补油部连通，所述无杆腔通过输油管分别与所述蓄能器组和所述泄压部连通，每个所述无杆腔内侧竖直方向固定连接有若干弹簧。
优选的，所述补油部包括三位四通换向阀，所述三位四通换向阀油口A通过输油管与所述无杆腔连通，所述三位四通换向阀油口B通过输油管与所述有杆腔连通，所述三位四通换向阀通过输油管连通有泵源和比例溢流阀，所述泵源出油口和所述比例溢流阀进油口通过输油管均连通所述三位四通换向阀油口P，所述泵源进油口、三位四通换向阀油口T和比例溢流阀出油口通过输油管分别与所述油箱连通，所述泵源、三位四通换向阀和比例溢流阀分别与所述控制器电性连接。
优选的，所述泄压部包括补油单向阀组和过载溢流阀，所述补油单向阀组的进油口和所述过载溢流阀的出油口通过输油管分别与所述油箱连通，所述补油单向阀组的出油口和所述过载溢流阀的进油口通过输油管分别与所述无杆腔连通。
优选的，所述蓄能器组的进油口通过输油管连通有储能单向阀组出油口，所述储能单向阀组进油口通过输油管与所述无杆腔连通，所述压力传感器连接在所述蓄能器组的出油口，所述蓄能器组的出油口通过输油管与所述储能部连通。
优选的，所述储能部包括二位二通换向阀，所述二位二通换向阀的进油口通过输油管与所述蓄能器组的出油口连通，所述二位二通换向阀的出油口通过输油管连通有减压阀的进油口，所述减压阀的出油口通过输油管连通有马达的进油口，所述马达的出油口通过输油管与所述油箱连通，所述马达与所述蓄能发电机传动连接，所述二位二通换向阀与所述控制器电性连接。
优选的，所述立井上方设置有牵引机构，所述牵引机构包括驱动元件，所述驱动元件传动连接有绞盘，所述绞盘上缠绕有提升钢丝绳的一端，所述提升钢丝绳还绕接有钢丝绳缠绕器，所述提升钢丝绳的另一端与所述提升机箕斗顶部固定连接，所述钢丝绳缠绕器位于所述提升机箕斗的上方且设置在所述立井外。
优选的，所述钢丝绳缠绕器与所述绞盘之间设置有制动器，所述提升钢丝绳穿过所述制动器。
一种立井提升机箕斗过放液压缓冲储能系统，包括报警器、监视器和所述的立井提升机箕斗过放液压缓冲储能装置；
所述报警器、监视器和立井提升机箕斗过放液压缓冲储能装置依次电性连接；所述监视器，用于实时监视所述立井提升机箕斗过放液压缓冲储能装置的工作状态；所述报警器，用于当所述工作状态出现异常时，向外发出声光报警。
本发明具有如下技术效果：液压缓冲机构的主要作用是为了承接来自提升机箕斗下落的能量，并将能量传递至蓄能器组；当能量过大时，泄压部可以将多余的且无法储存的能量释放；补油部的主要作用是为了在液压缓冲机构承接提升机箕斗的能量时，维持液压缓冲机构内的液压油平衡，防止出现液压缓冲机构失稳的故障；在液压缓冲机构、蓄能器组、泄压部和补油部整体协同作用下，吸收来自提升机箕斗能量的同时，保证该装置安全和稳定，避免事故发生以及影响作业进度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明结构示意图；
其中，1、油箱；2、马达；3、补油单向阀组；4、过载溢流阀；5、泵源；6、三位四通换向阀；7、吸能液压缸；8、防撞梁装置；9、提升机箕斗；10、底面；11、制动器；12、钢丝绳缠绕器；13、提升钢丝绳；14、井下巷道；15、储能单向阀组；16、蓄能器组；17、二位二通换向阀；18、减压阀；19、蓄能发电机；20、位移传感器；21、控制器；22、第一线路；23、第二线路；24、比例溢流阀；25、第三线路；26、压力传感器；27、第四线路。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照图1所示，本发明提供了一种立井提升机箕斗过放液压缓冲储能装置，包括立井，立井内侧吊挂有提升机箕斗9，立井内侧设置有液压缓冲机构，提升机箕斗9位于液压缓冲机构上方，液压缓冲机构通过输油管连通有蓄能器组16、泄压部以及补油部，蓄能器组16通过输油管连通有储能部，储能部、泄压部和补油部通过输油管分别连通有油箱1，液压缓冲机构连接有位移传感器20，蓄能器组16连接有压力传感器26，位移传感器20、压力传感器26、储能部和补油部电性连接有控制器21。液压缓冲机构的主要作用是为了承接来自提升机箕斗9下落的能量，并将能量传递至蓄能器组16；当能量过大时，泄压部可以将多余的且无法储存的能量释放；补油部的主要作用是为了在液压缓冲机构承接提升机箕斗9的能量时，维持液压缓冲机构内的液压油平衡，防止出现液压缓冲机构失稳的故障；在液压缓冲机构、蓄能器组16、泄压部和补油部整体协同作用下，吸收来自提升机箕斗9能量的同时，保证该装置安全和稳定，避免事故发生以及影响作业进度。
进一步优化方案，液压缓冲机构包括至少两个竖直固定连接在立井底部的吸能液压缸7，所有吸能液压缸7的伸缩杆顶部固定连接有防撞梁装置8，位移传感器20连接在所有伸缩杆上，吸能液压缸7的有杆腔和无杆腔分别通过输油管与补油部连通，无杆腔通过输油管分别与蓄能器组16和泄压部连通，每个无杆腔内侧竖直方向固定连接有若干弹簧。在吸能液压缸7不同的动作阶段，补油部为有杆腔和无杆腔补油，实现吸能液压缸7压缩和复位动作；泄压部主要是为了承接来自无杆腔多余的能量，将该部分能量释放，避免蓄能器组16超过自身的能量吸收极限。
进一步优化方案，补油部包括三位四通换向阀6，三位四通换向阀6油口A通过输油管与无杆腔连通，三位四通换向阀6油口B通过输油管与有杆腔连通，三位四通换向阀6通过输油管连通有泵源5和比例溢流阀24，泵源5出油口和比例溢流阀24进油口通过输油管均连通三位四通换向阀6油口P，泵源5进油口、三位四通换向阀6油口T和比例溢流阀24出油口通过输油管分别与油箱1连通，泵源5、三位四通换向阀6和比例溢流阀24分别与控制器21电性连接。通过启动三位四通换向阀6，可以实现有杆腔和无杆腔内液压油的调节，从而实现吸能液压缸7被压缩时的稳定状态，以及安全复位。
进一步优化方案，泄压部包括补油单向阀组3和过载溢流阀4，补油单向阀组3的进油口和过载溢流阀4的出油口通过输油管分别与油箱1连通，补油单向阀组3的出油口和过载溢流阀4的进油口通过输油管分别与无杆腔连通。补油单向阀组3和过载溢流阀4可以调节过载能量，将过载能量传递至油箱1中，同时补油单向阀组3也可以利用油箱1的液压油，根据油路情况，为该装置补充液压油。
进一步优化方案，蓄能器组16的进油口通过输油管连通有储能单向阀组15出油口，储能单向阀组15进油口通过输油管与无杆腔连通，压力传感器26连接在蓄能器组16的出油口，蓄能器组16的出油口通过输油管与储能部连通。通过储能单向阀组15，避免蓄能器组16在转化能量的时候，反向影响到吸能液压缸7。
进一步优化方案，储能部包括二位二通换向阀17，二位二通换向阀17的进油口通过输油管与蓄能器组16的出油口连通，二位二通换向阀17的出油口通过输油管连通有减压阀18的进油口，减压阀18的出油口通过输油管连通有马达2的进油口，马达2的出油口通过输油管与油箱1连通，马达2与蓄能发电机19传动连接，二位二通换向阀17与控制器21电性连接。
进一步优化方案，立井上方设置有牵引机构，牵引机构包括驱动元件(图中未显示)，驱动元件传动连接有绞盘(图中未显示)，绞盘上缠绕有提升钢丝绳13的一端，提升钢丝绳13还绕接有钢丝绳缠绕器12，提升钢丝绳13的另一端与提升机箕斗9顶部固定连接，钢丝绳缠绕器12位于提升机箕斗9的上方且设置在立井外。
进一步优化方案，钢丝绳缠绕器12与绞盘之间设置有制动器11，提升钢丝绳13穿过制动器11。
进一步优化方案，立井下方水平方向开设有井下巷道14，井下巷道14底面与防撞梁装置8顶面平齐。
一种立井提升机箕斗过放液压缓冲储能系统，包括报警器、监视器和立井提升机箕斗过放液压缓冲储能装置；
报警器、监视器(图中未显示)和立井提升机箕斗过放液压缓冲储能装置依次电性连接；监视器，用于实时监视立井提升机箕斗过放液压缓冲储能装置的工作状态；报警器，用于当工作状态出现异常时，向外发出声光报警。
本实施例的工作过程如下：初始状态，三位四通换向阀6处于中位，提升机箕斗9垂直运输，若提升机箕斗9在吊挂位置处制动失灵(或发生断绳)，则提升机箕斗9与防撞梁装置8正面接触，即产生过放冲击，压缩吸能液压缸7活塞向下移动，无杆腔中的油液通过储能单向阀组15被挤压至蓄能器组16内，即将提升机箕斗9对防撞梁装置8产生的碰撞能量储存；同时，控制器21通过位移传感器20采集到活塞向下位移信息，通过第一线路22控制三位四通换向阀6阀芯向左移动，控制器21通过第二线路23控制比例溢流阀24低压溢流，以实现泵源5给吸能液压缸7有杆腔低压补油，防止吸能液压缸7有杆腔吸空。
当提升机箕斗9对吸能液压缸7无杆腔压力冲击过大，即无杆腔中的液压油对蓄能器组16的冲击过大，过载溢流阀4进油口的压力过大，则会使过载溢流阀4吸收并限制吸能液压缸7的无杆腔压力冲击，瞬间将多余的液压油溢流至油箱1，以实现整个管路和对蓄能器组16的过载保护。
控制器21同时将位移传感器20采集的活塞位移进行求导转化成活塞速度值，当防撞梁装置8挤压吸能液压缸7活塞运动到最低位置时，其瞬时速度值为零，控制器21将位移传感器20信号转化为启动信号并传递至三位四通换向阀6和泵源5，通过第一线路22控制三位四通换向阀6阀芯向右移动，通过第二线路23控制比例溢流阀24处于高压，控制泵源5给吸能液压缸7无杆腔高压供油，推动吸能液压缸7活塞伸出至待缓冲位置。
重复以上吸能液压缸7的活动过程，吸能液压缸7无杆腔油液不断地通过储能单向阀组15进入蓄能器组16中储存，蓄能器组16液压能持续增加，控制器21通过压力传感器26和第四线路27实时采集蓄能器组16压力，当蓄能器组16压力达到设定值时，控制器21通过第三线路25控制二位二通换向阀17启动使其换向，如此蓄能器组16储存的液压油驱动马达2持续转动，进而带动蓄能发电机19进行发电作业，完成井下照明等小额度用电。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，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。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种立井提升机箕斗过放液压缓冲储能装置，其特征在于：包括立井，所述立井内侧吊挂有提升机箕斗（9），所述立井内侧设置有液压缓冲机构，所述提升机箕斗（9）位于所述液压缓冲机构上方，所述液压缓冲机构通过输油管连通有蓄能器组（16）、泄压部以及补油部，所述蓄能器组（16）通过输油管连通有储能部，所述储能部、泄压部和补油部通过输油管分别连通有油箱（1），所述液压缓冲机构连接有位移传感器（20），所述蓄能器组（16）内连接有压力传感器（26），所述位移传感器（20）、压力传感器（26）、储能部和补油部电性连接有控制器（21）；
所述液压缓冲机构包括至少两个竖直固定连接在所述立井底部的吸能液压缸（7），所有所述吸能液压缸（7）的伸缩杆顶部固定连接有防撞梁装置（8），所述位移传感器（20）连接在所有所述伸缩杆上，所述吸能液压缸（7）的有杆腔和无杆腔分别通过输油管与所述补油部连通，所述无杆腔通过输油管分别与所述蓄能器组（16）和所述泄压部连通，每个所述无杆腔内侧竖直方向固定连接有若干弹簧；
所述补油部包括三位四通换向阀（6），所述三位四通换向阀（6）油口A通过输油管与所述无杆腔连通，所述三位四通换向阀（6）油口B通过输油管与所述有杆腔连通，所述三位四通换向阀（6）通过输油管连通有泵源（5）和比例溢流阀（24），所述泵源（5）出油口和所述比例溢流阀（24）进油口通过输油管均连通所述三位四通换向阀（6）油口P，所述泵源（5）进油口、三位四通换向阀（6）油口T和比例溢流阀（24）出油口通过输油管分别与所述油箱（1）连通，所述泵源（5）、三位四通换向阀（6）和比例溢流阀（24）分别与所述控制器（21）电性连接；
所述泄压部包括补油单向阀组（3）和过载溢流阀（4），所述补油单向阀组（3）的进油口和所述过载溢流阀（4）的出油口通过输油管分别与所述油箱（1）连通，所述补油单向阀组（3）的出油口和所述过载溢流阀（4）的进油口通过输油管分别与所述无杆腔连通；
所述蓄能器组（16）的进油口通过输油管连通有储能单向阀组（15）出油口，所述储能单向阀组（15）进油口通过输油管与所述无杆腔连通，所述压力传感器（26）连接在所述蓄能器组（16）的出油口，所述蓄能器组（16）的出油口通过输油管与所述储能部连通；
所述储能部包括二位二通换向阀（17），所述二位二通换向阀（17）的进油口通过输油管与所述蓄能器组（16）的出油口连通，所述二位二通换向阀（17）的出油口通过输油管连通有减压阀（18）的进油口，所述减压阀（18）的出油口通过输油管连通有马达（2）的进油口，所述马达（2）的出油口通过输油管与所述油箱（1）连通，所述马达（2）与蓄能发电机（19）传动连接，所述二位二通换向阀（17）与所述控制器（21）电性连接。
2.根据权利要求1所述的立井提升机箕斗过放液压缓冲储能装置，其特征在于：所述立井上方设置有牵引机构，所述牵引机构包括驱动元件，所述驱动元件传动连接有绞盘，所述绞盘上缠绕有提升钢丝绳（13）的一端，所述提升钢丝绳（13）还绕接有钢丝绳缠绕器（12），所述提升钢丝绳（13）的另一端与所述提升机箕斗（9）顶部固定连接，所述钢丝绳缠绕器（12）位于所述提升机箕斗（9）的上方且设置在所述立井外。
3.根据权利要求2所述的立井提升机箕斗过放液压缓冲储能装置，其特征在于：所述钢丝绳缠绕器（12）与所述绞盘之间设置有制动器（11），所述提升钢丝绳（13）穿过所述制动器（11）。
4.一种立井提升机箕斗过放液压缓冲储能系统，其特征在于：包括报警器、监视器和如权利要求1-3任一项所述的立井提升机箕斗过放液压缓冲储能装置；
所述报警器、监视器和立井提升机箕斗过放液压缓冲储能装置依次电性连接；所述监视器，用于实时监视所述立井提升机箕斗过放液压缓冲储能装置的工作状态；所述报警器，用于当所述工作状态出现异常时，向外发出声光报警。
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