阅读说明：本技术 一种矿井提升机下坠自救系统及控制方法 (Mine hoist falling self-rescue system and control method ) 是由 阳振文 罗政书 张随周 肖业俭 于 2019-09-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种矿井提升机下坠自救系统及控制方法,系统包括绞车、提升容器和提升机控制系统,绞车与提升容器连接,提升机控制系统与绞车连接,提升容器上设置有木罐道、杠杆和固定铰接座,杠杆与固定铰接座铰接,杠杆的一端设置有齿爪,提升容器上安装有控制器、速度传感器、深度传感器、报警器和手动防坠器,速度传感器、报警器、提升机控制系统和深度传感器均与控制器连接,手动防坠器包括可驱动杠杆上下偏摆的推杆、推杆上下驱动机构和驱动机构控制器,控制推杆上下驱动机构的驱动机构控制器设置在提升容器内。当提升容器有人员乘坐且发生坠落时,可通过声光报警器提醒乘坐人员手动触发防坠器等多种方式防坠,减少人员伤亡。(The invention discloses a mine hoist falling self-rescue system and a control method, the system comprises a winch, a hoist container and a hoist control system, the winch is connected with the hoist container, the hoist control system is connected with the winch, a wooden guide, a lever and a fixed hinge seat are arranged on the hoist container, the lever is hinged with the fixed hinge seat, one end of the lever is provided with a tooth claw, the hoist container is provided with a controller, a speed sensor, a depth sensor, an alarm and a manual falling protector, the speed sensor, the alarm, the hoist control system and the depth sensor are all connected with the controller, the manual falling protector comprises a push rod capable of driving the lever to swing up and down, a push rod up-down driving mechanism and a driving mechanism controller, and the driving mechanism controller for controlling the push rod up-down driving mechanism is arranged in the hoist container. When a person sits in the lifting container and falls, the person sitting can be reminded by the audible and visual alarm to manually trigger the falling protector to prevent falling in various ways, and casualties are reduced.)

一种矿井提升机下坠自救系统及控制方法

技术领域

本发明涉及采矿装备技术领域，尤其涉及一种矿井提升机下坠自救系统及控制方法。

背景技术

矿井提升机是一种大型提升机械设备。由绞车带动钢丝绳，从而带动提升容器在井筒中升降动作，完成输送任务。防坠器的作用是当钢丝断裂或绞车失速时，能迅速制动提升容器，减少损失。现有技术中，防坠器安装在钢丝绳与提升容器之间(钢丝绳卷绕在绞车上，绞车通过绞车滚筒制动器摩擦制动)，当钢丝绳对提升容器的拉力失效时，即触发防坠器动作，从防坠器的齿爪夹住木罐道，进而制动提升容器，防止下坠。

现有防坠器的明显缺陷是：当绞车滚筒制动器只是部分失效，剩余有部分制动力，但又无法制动提升容器时，会导致提升容器带力下坠，即钢丝绳和吊架之间的拉力并未完全消失，钢丝绳此时仍存在一个上拉的作用力，此时则无法触动防坠器，从而使整个制动防坠过程失效。

发明内容

本发明目的在于提供一种矿井提升机下坠自救系统及控制方法，从而解决上述问题。

为实现上述目的，本发明首先公开了一种矿井提升机下坠自救系统，包括绞车、提升容器和提升机控制系统，所述绞车与所述提升容器连接，所述提升机控制系统与所述绞车连接，所述提升容器上设置有木罐道、杠杆和固定铰接座，所述杠杆与所述固定铰接座铰接，所述杠杆的一端设置有可夹住木罐道的齿爪，所述提升容器上安装有控制器、速度传感器、深度传感器、报警器和手动防坠器，所述速度传感器、报警器、提升机控制系统和深度传感器均与所述控制器连接，所述手动防坠器包括可驱动杠杆上下偏摆的推杆、推杆上下驱动机构和驱动机构控制器，控制所述推杆上下驱动机构的驱动机构控制器设置在所述提升容器内。

进一步的，还包括用于与所述杠杆任一端碰撞以触发的行程开关，所述行程开关与所述提升机控制系统连接。

进一步的，还包括连杆，所述连杆的一端与所述推杆铰接，另一端与所述杠杆的一端铰接。

进一步的，所述推杆上下驱动机构包括第一蓄能器和气动执行器，所述驱动机构控制器包括第一切断阀和切断阀控制器，所述第一蓄能器的输出端通过管路与所述第一切断阀的输入端连接，所述第一切断阀的输出端通过管路与所述气动执行器连接，所述气动执行器的执行末端与所述推杆连接，与所述第一切断阀连接的所述切断阀控制器安装在所述提升容器内。

进一步的，所述第一切断阀为手动切断阀，所述切断阀控制器为拉杆或拉绳，所述拉杆或拉绳的一端与所述第一切断阀连接，另一端向所述提升容器的底部延伸。

进一步的，所述第一切断阀为气动切断阀，所述切断阀控制器包括第二切断阀和第二蓄能器，所述第二切断阀为手动切断阀，所述第二切断阀设置在所述第二蓄能器和第一切断阀连接的管路上。

进一步的，所述气动执行器为内设活塞杆的气缸，所述气缸内位于所述活塞杆上套接有一活塞杆复位弹簧，所述活塞杆的端部与所述推杆连接，所述气动执行器的一端与所述提升容器铰接，另一端与所述推杆铰接。

进一步的，还包括弹簧防坠机构，所述弹簧防坠机构包括吊架、勾动杆和弹簧，所述吊架的一端与所述提升机的绞车绳索连接，另一端与所述勾动杆连接，所述弹簧的上端通过所述提升容器限位，下端通过设置在所述吊架上的限位挡板限位，所述勾动杆上设置有可勾住杠杆一端的挂钩，所述推杆设置有驱动杠杆一端转动的驱动杆。

进一步的，还包括杠杆复位弹簧，所述杠杆复位弹簧的一端与所述杠杆的另一端连接，另一端与所述固定铰接座连接。

然后，本发明公开了一种矿井提升机下坠自救系统的控制方法，包括上述方案所述的矿井提升机下坠自救系统，

当所述控制器通过计算速度传感器信号和深度传感器信号并判断为失速时，控制器将急停信号反馈给提升机控制系统驱动绞车急停，同时控制器控制报警器进行声光报警，提醒乘坐人员提升容器在失速下坠，乘坐人员收到报警后操作手动防坠器；

当乘坐人员通过感知判断为失速时，操作手动防坠器进行防坠制动，手控防坠器触发行程开关向提升机控制系统发出急停信号，提升机控制系统驱动绞车急停；

当所述提升机控制系统检测到提升容器失速下坠，提升机控制系统将失速信号反馈给控制器，控制器控制报警器发出声光报警，提醒乘坐人员手动操作手动防坠器。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明通过在现有的提升机控制系统控制绞车制动部分失效或者完全失效后，当提升容器中有人员乘坐且发生坠落时，可及时通过声光报警器提醒乘坐人员手动触发防坠器，减少人员伤亡。可选的，乘坐人员也可以通过感知判断失速而手动触发防坠器。该发明结构不需要外部供电，简单可靠，成本低廉，对提升机总体的制造成本影响不大。其中，第一蓄能器中充有高压压缩空气，第一切断阀处于截止状态，当提升容器下坠时，提升容器中的操作人员迅速打开第一切断阀，让第一蓄能器与切断阀连通，从而控制第一蓄能器与气动执行器连通，进而触发防坠器。整个过程没有电驱动或者电控制的存在，进一步避免了电火花导致矿井燃爆的发生，进一步的，通过并行设置的弹簧防坠机构起到双重保险的作用，将整体失效的概率降低了两个数量级，从而显著提高了提升机的安全性能。

下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例公开的矿井提升机下坠自救系统的控制原理示意图；

图2为本发明实施例公开的实施例一公开的手动防坠器的结构示意图；

图3为本发明实施例公开的实施例二公开的手动防坠器的结构示意图；

图4为本发明实施例公开的实施例三公开的手动防坠器的结构示意图。

图例说明：

1、提升容器；2、推杆；3、连杆；4、杠杆；41、固定铰接座；5、齿爪；6、气动执行器；61、气动执行器安装座；62、活塞杆；63、活塞杆复位弹簧；7、第一切断阀；8、第一蓄能器；9、拉杆；10、操作手柄；11、木罐道；12、控制管路；15、第二切断阀；16、第二蓄能器；17、吊架；18、弹簧；19、勾动杆；20、绞车绳索；21、杠杆复位弹簧；22、绞车；23、限位挡板；24、挂钩；25、驱动杆；26、速度传感器；27、深度传感器；28、控制器；29、提升机控制系统；30、报警器；31、行程开关。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例一：

如图1和2所示，本发明实施例首先公开了一种矿井提升机下坠自救系统，包括绞车22、提升容器1和提升机控制系统29，绞车22的绞车绳索20与提升容器1连接，牵引提升容器1上下运动，提升机控制系统29与绞车22电气连接，控制绞车22的启动与停止。其中，提升容器1上设置有控制器28、速度传感器26、深度传感器27、报警器30和手动防坠器，速度传感器26、报警器30、提升机控制系统29和深度传感器27均与控制器28电气连接，手动防坠器包括推杆2、连杆3、杠杆4、固定铰接座41、齿爪5、推杆上下驱动机构和驱动机构控制器，推杆2为倒T型结构，在竖直方向与提升容器1滑接，该推杆2的至少一端与竖向设置的连杆3的一端铰接，连杆3的另一端与杠杆4的一端铰接，杠杆4的另一端与可夹住木罐道11的齿爪5连接，杠杆4在其两端之间与固定铰接座41铰接，推杆2通过与推杆上下驱动机构连接而驱动齿爪5夹住木罐道11，其中，木罐道11固定在井筒中，不随提升容器1的升降而动作。从而，当提升容器1带力下坠后，通过控制器28分析速度传感器26发出的信号和深度传感器27发出的信号判断为失速后，一方面，控制器28向提升机控制系统29发出信号，提升机控制系统29驱动绞车22急停，同时，控制器28驱动报警器30发出声光报警，提醒乘坐人员手动操作手动防坠器的驱动机构控制器，当然，也可通过乘坐人员感知判断为失速度时，操作驱动机构控制器进行防坠制动。通过手动操作位于提升容器1内的驱动机构控制器即可触发防坠器，减少人员伤亡。从而在提升机控制系统29单独驱动绞车22急停之外，同时并行引入两种防坠方案，一种通过控制器28反馈信号给提升机控制系统29，进而控制绞车22急停，另外同时通过手动防坠器进行类似机械自锁式的急停，避免传统提升容器1带力下坠后齿爪5无法夹住木罐道11的问题，提升了系统的安全性能。

在本实施例中，推杆上下驱动机构包括第一蓄能器8和气动执行器6，驱动机构控制器包括第一切断阀7和切断阀控制器，第一蓄能器8的输出端通过管路与第一切断阀7的输入端连接，第一切断阀7的输出端通过管路与气动执行器6连接，气动执行器6的执行末端与推杆2连接，与第一切断阀7连接的切断阀控制器同样安装在提升容器1内。具体的，第一切断阀7为手动切断阀，切断阀控制器为拉杆9(或拉绳)，拉杆9(或拉绳)的一端与第一切断阀7连接，另一端向提升容器1的底部延伸，气动执行器6为内设活塞杆62的驱动气缸，气缸内位于活塞杆62上套接有一活塞杆复位弹簧63，活塞杆62的端部与推杆2连接。当活塞杆62端部的活塞位于A位置时，第一切断阀7为关闭状态，当第一切断阀7打开状态时，活塞杆62端部的活塞即运动到B位置，使用时，只需要向下拉动拉杆9(或拉绳)末端的操作手柄10，第一切断阀7即可打开，从而第一蓄能器8即可通过气动执行器6驱动气动执行器6夹住木罐道11，整个过程没有电驱动或者电控制的存在，进一步避免了电火花导致矿井燃爆的发生。

在本实施例中，考虑到装配工艺以及气动执行器6动作过程的偏摆，气动执行器6的一端与气动执行器安装座61铰接，该气动执行器安装座61与提升容器1连接，另一端与推杆2铰接。

在本实施例中，杠杆4、固定铰接座41和齿爪5对称设置在木罐道11的两侧，从而可以使木罐道11和提升容器内1均匀受力。

然后，本事实例还公开了上述矿井提升机下坠自救系统的控制方法，具体包括：

当控制器28通过计算速度传感器26信号和深度传感器27信号并判断为失速时，控制器28将急停信号反馈给提升机控制系统29驱动绞车22的刹车装置急停，同时控制器28控制报警器30进行声光报警，提醒乘坐人员提升容器1在失速下坠，乘坐人员收到报警后操作手动防坠器的拉杆9(或拉绳)；

当乘坐人员通过感知判断为失速时，操作拉杆9(或拉绳)进行防坠制动，手控防坠器触发行程开关31向提升机控制系统29发出急停信号，提升机控制系统29驱动绞车22急停；

当提升机控制系统29检测到提升容器1失速下坠，提升机控制系统29将失速信号反馈给控制器28，控制器28控制报警器30发出声光报警，提醒乘坐人员手动操作手动防坠器。

从而，通过多种方式实现提升容器1的防坠，提升系统的安全性能。

实施例二：

在本实施例中，参见图3，第一切断阀7为气动切断阀，切断阀控制器包括第二切断阀15和第二蓄能器16，第二切断阀15为手动切断阀，第二切断阀15设置在第二蓄能器16和第一切断阀7连接的控制管路12上。使用时，当提升容器1下坠时，提升容器1中的操作人员迅速打开第二切断阀15，让第二蓄能器16与第一切断阀7连通，从而自动控制第一蓄能器8与第一切断阀7连通，触发防坠器动作，相对于手动拉动拉杆9，操作更加省力。

其中，控制方式与实施例一基本相同。

实施例三：

在本实施例中，如图4所示，在实施例一或二的基础上并行集成一个弹簧防坠机构，具体的，弹簧防坠机构包括吊架17、勾动杆19和弹簧18，吊架17的一端与绞车22的绞车绳索20连接，另一端与勾动杆19连接，弹簧18的上端通过提升容器1限位，下端通过设置在吊架17上的限位挡板23限位，勾动杆19为横向U型杆结构，吊架17与勾动杆19的中部固接，其两端设置有可勾住杠杆4一端的挂钩24，杠杆4另一端设置有杠杆复位弹簧21，杠杆复位弹簧21的一端与杠杆4的另一端连接，另一端与固定铰接座连接41，从而可以确保杠杆4在非工作情况下脱离木罐道11，推杆2设置有驱动杠杆4一端向下转动、从而驱动齿爪5向上转动夹住木罐道11的驱动杆25，驱动杆25与杠杆接触式连接，端部可设置滚子。从而，可以到提升容器1防坠的双保险作用，假设实施例一或二失效的概率是1％，而本实施例的弹簧防坠机构失效的概率是1％，则整个提升容器1防坠失效的概率则是1％*1％＝0.00001，即万分之一，通过并联的设置方式将整体失效的概率降低了两个数量级，从而显著提高了提升机的安全性能。

其中，控制方式与实施例一基本相同。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。