阅读说明：本技术 设置安全缓速装置的矿井运输设备及其安全运行方法 (mine transportation equipment provided with safety retarding device and safety operation method thereof ) 是由 马忠威 陈德民 柴士伟 王骏 王文慧 于 2018-06-08 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种设置安全缓速装置的矿井运输设备及其安全运行方法,矿井运输设备包括：罐笼、缓速导轨、永磁缓速器和触发装置；缓速导轨包括导轨本体和与导轨本体侧面固定连接的金属覆板；永磁缓速器与罐笼固定连接；永磁缓速器所包括的永磁制动单元设置在缓速导轨的侧面,并且在非触发状态下与缓速导轨间隔距离为非制动距离；触发装置与提升钢丝绳连接,在提升钢丝绳发生断裂时,触发装置驱动永磁缓速器的永磁制动单元向缓速导轨靠近,使永磁制动单元与缓速导轨间隔距离满足制动间隙。本运输设备原理简单、动作可靠,可靠性较高,在罐笼坠落条件下可保证罐笼内人员安全,而且本装置的工作特性使罐笼坠落后罐体不会受损,减少企业的停产损失。(The invention discloses a mine transportation device provided with a safe retarding device and a safe operation method thereof, wherein the mine transportation device comprises: the system comprises a cage, a retarding guide rail, a permanent magnet retarder and a trigger device; the slow speed guide rail comprises a guide rail body and a metal shroud plate fixedly connected with the side surface of the guide rail body; the permanent magnet retarder is fixedly connected with the cage; the permanent magnet retarder comprises a permanent magnet braking unit which is arranged on the side surface of the retarding guide rail, and the permanent magnet braking unit is spaced from the retarding guide rail by a non-braking distance in a non-triggering state; the trigger device is connected with the hoisting steel wire rope, and when the hoisting steel wire rope is broken, the trigger device drives the permanent magnet brake unit of the permanent magnet retarder to approach the retarding guide rail, so that the spacing distance between the permanent magnet brake unit and the retarding guide rail meets the brake clearance. The principle of the transportation equipment is simple, the operation is reliable, the reliability is high, the safety of personnel in the cage can be guaranteed under the falling condition of the cage, the tank body cannot be damaged after the cage falls due to the working characteristics of the transportation equipment, and the production stop loss of enterprises is reduced.)

设置安全缓速装置的矿井运输设备及其安全运行方法

技术领域

本发明属于矿井运输设备及矿井安全运输技术领域，特别是涉及一种设置安全缓速装置的矿井运输设备，以及一种矿井运输设备的安全运行方法。

背景技术

现代工程施工、建筑与矿山开采均离不开提升机械。矿井提升机担负着沿井筒提升矿石、下放物料、升降人员和设备的任务，在采矿生产活动中占有及其重要的地位。矿井提升的作用决定了提升机必须具备安全可靠、高效经济等特点。矿井生产要求提升设备能长期连续安全可靠运转，并最大限度的降低事故发生率和检修时间；同时，提升机属于大型矿山设备，其功率大、耗电多，造价和运转费用影响矿井生产技术经济指标。尤为重要的是提升机的安全可靠性，不仅影响矿井生产，而且涉及人员的生命和财产安全，因此，国家对矿井提升机的安全性和可靠性提出了极其严格的要求。

为此，现有罐笼安装防坠器作为安全装置，防坠器又称断绳保险器，为了保证提升人员的安全，《煤矿安全规程》规定，升降人员或升降人员和物料的单绳提升罐笼必须装设可靠的防坠器。当发生断绳等坠落事故时，防坠器能立即将提升容器卡在罐道上而不坠落。新安装或大修的防坠器，必须进行脱钩试验，合格后方可使用。使用中的防坠器，每半年进行一次不脱钩检查试验，每年进行一次脱钩试验。

竖井提升钢丝绳发生断绳事故时，是靠防坠器使罐笼安全制动在井筒中的罐道或制动钢丝绳上，而不至坠落井底造成更大的恶性事故。现有罐笼应对断绳状态下的保护措施，主要靠防坠器和罐底的缓冲装置，由于煤矿的环境比较复杂，加上防坠器或制动绳维护不到位，防坠器极易失效，此时，罐笼自由落体直接撞击到罐底缓冲平台上，人员基本无生还可能，同时罐体也将在巨大的能量下损毁。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种设置安全缓速装置的矿井运输设备，本发明的第二目的是提供一种矿井运输设备安全运行方法，以避免罐笼防坠器失效时发生罐笼坠落的安全事故。

为了实现上述第一目的，本发明提供一种设置安全缓速装置的矿井运输设备，其包括：罐笼、缓速导轨、永磁缓速器和触发装置；罐笼的防坠器利用与提升钢丝绳连接的主拉杆进行触发；所述缓速导轨包括导轨本体和与导轨本体侧面固定连接的金属覆板，金属覆板利用非导磁的金属材料制成；缓速导轨用于垂直安装到矿井井道内；所述永磁缓速器与罐笼固定连接；永磁缓速器所包括的永磁制动单元设置在缓速导轨的侧面，并且在非触发状态下与缓速导轨间隔距离为非制动距离；所述触发装置与提升钢丝绳连接，在提升钢丝绳发生断裂时，触发装置驱动永磁缓速器的永磁制动单元向缓速导轨靠近，使永磁制动单元与缓速导轨间隔距离满足制动间隙。

本发明如上所述的设置安全缓速装置的矿井运输设备，进一步，用于制造金属覆板的非导磁的金属材料为铜、铝、铜合金或铝合金。

本发明如上所述的设置安全缓速装置的矿井运输设备，进一步，所述缓速导轨由上至下依次包括第一导轨段和第二导轨段；第一导轨段和第二导轨段的导轨本体为钢轨；第一导轨段的金属覆板为铝板，第二导轨段的金属覆板为铜板。

本发明如上所述的设置安全缓速装置的矿井运输设备，进一步，所述缓速导轨由上至下依次包括第一导轨段、第二导轨段和第三导轨段；第一导轨段和第二导轨段的导轨本体为钢轨；第一导轨段的金属覆板为铝板，第二导轨段的金属覆板为铜板，第三导轨段的导轨本体和金属覆板均为铝材质或均为铜材质。

本发明如上所述的设置安全缓速装置的矿井运输设备，进一步，所述缓速器包括：缓速器前壳、缓速器背板、永磁制动单元和驱动齿轮；所述缓速器前壳设置前壳换向槽，缓速器前壳安装在缓速器背板上；所述缓速器背板设置背板换向槽，背板换向槽的位置与前壳换向槽相对应；永磁制动单元设置在缓速导轨的两侧；驱动齿轮安装在缓速器背板侧面；与永磁制动单元连接的换向轴与驱动齿轮周缘连接。

本发明如上所述的设置安全缓速装置的矿井运输设备，进一步，所述永磁制动单元包括底板、磁钢和磁钢护套；底板具有换向轴安装耳板；换向轴***前壳换向槽和背板换向槽。

本发明如上所述的设置安全缓速装置的矿井运输设备，进一步，所述触发装置包括触发杆，所述触发杆在与驱动齿轮连接的位置具有驱动齿。

本发明如上所述的设置安全缓速装置的矿井运输设备，进一步，所述触发装置还包括轴座、联动轴、驱动拨杆、传动拨杆和驱动弹簧；罐笼框架顶部固定轴座，联动轴安装在所述轴座内；驱动拨杆与联动轴固定连接；主拉杆连接驱动拨杆端部；传动拨杆与联动轴固定连接，传动拨杆端部连接触发杆；驱动弹簧连接在罐笼框架与传动拨杆端部之间。

本发明如上所述的设置安全缓速装置的矿井运输设备，进一步，所述永磁缓速器位置相对的固定连接在罐笼框架的侧面。

为了实现上述第二目的，本发明提供一种矿井运输设备安全运行方法，矿井运输设备包括罐笼、缓速导轨、永磁缓速器和触发装置；与罐笼连接的提升钢丝绳实现罐笼在矿井井道内的上下移动；提升钢丝断裂时触发装置驱动永磁缓速器内部的永磁制动单元向缓速导轨靠近，永磁制动单元与缓速导轨之间通过电磁感应产生制动力防止罐笼自由落体。

本运输设备原理简单、动作可靠，所以可靠性较高，在罐笼坠落条件下可保证罐笼内人员安全，而且本装置的工作特性使罐笼坠落后罐体不会受损，连接新的钢丝绳排除安全隐患后可快速投入生产，减少企业的停产损失。本装置是在原有运输设备所有安全装置基础上增加一套新的安全装置，国家现在越来越重视煤矿的安全生产，在生命安全第一的前提下，多一套安全措施，就多一份保障。

附图说明

通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述和/或其他方面的优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本发明，其中：

图1为本发明一种实施例的矿井运输设备的罐笼示意图；

图2为本发明一种实施例的矿井运输设备的缓速导轨示意图；

图3为本发明一种实施例的矿井运输设备的缓速导轨俯视示意图；

图4为本发明一种实施例的缓速导轨在矿井井道内布局示意图；

图5为本发明一种实施例的矿井运输设备的永磁缓速器示意图；

图6为本发明一种实施例的驱动齿轮与触发杆安装连接示意图；

图7为本发明一种实施例的永磁缓速器的永磁制动单元示意图；

图8为本发明一种实施例的触发装置示意图。

图9为本发明一种实施例的触发装置的侧面示意图；

图10为铜覆板和铝覆板的制动力曲线。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

10、罐笼，11、横梁，12、立柱，13、钢板，14、主拉杆，15、防坠器， 16、提升钢丝绳，17、绳环，20、缓速导轨，21、导轨本体，22、金属覆板， 30、永磁缓速器，31、缓速器前壳，32、缓速器背板，33、永磁制动单元， 34、驱动齿轮，35、安装背壳，36、背板换向槽，37、换向轴，40、触发装置，41、触发杆，42、驱动齿，43、轴座，44、联动轴，45、驱动拨杆，46、传动拨杆，47、驱动弹簧，50、矿井井道，331、磁钢护套，332、磁钢，333、底板，334、换向轴安装耳板。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述本发明的设置安全缓速装置的矿井运输设备及其安全运行方法的实施例。

在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制。相同的参考标记用于表示相同的部分。

结合图1至图9说明本发明一种实施例的设置安全缓速装置的矿井运输设备，该矿井运输设备包括：罐笼10、缓速导轨20、永磁缓速器30和触发装置40；

如图1所示，罐笼10包括由横梁11和立柱12固定连接构成的罐笼框架，位于罐笼框架顶部的横梁11上安装防坠器15，防坠器15利用与提升钢丝绳16连接的主拉杆14进行触发；在一种具体实施例中，防坠器由抓捕器及驱动机构组成。罐笼正常运行时，提升钢丝绳通过罐笼顶部的连接装置将主拉杆向上提起，使弹簧压缩。提升钢丝绳或连接装置断裂时，弹簧伸长，主拉杆带动平衡板向下移动，使杠杆绕支承轴转动，驱动抓捕器动作，抓捕器主要由闸瓦和偏心杠杆组成。闸瓦套在偏心杠杆前端的偏心凸轮上，闸瓦工作面有与制动钢绳直径吻合的半圆形槽。罐笼正常运行时，制动钢绳可以自由通过。提升钢丝绳或连接装置断裂时，偏心杠杆转动，使两闸瓦相互接近，直至卡住制动钢绳。

在图1示出的实施例中，提升钢丝绳16与主拉杆14通过绳环17进行连接，如通过双面夹紧楔形绳环进行连接。防坠器15又称断绳保险器，作用是保证提升人员的安全。《煤矿安全规程》规定，升降人员或升降人员和物料的单绳提升罐笼10必须装设可靠的防坠器15。当发生断绳等坠落事故时，防坠器15能立即将提升容器卡在罐道上而不坠落。新安装或大修的防坠器15，必须进行脱钩试验，合格后方可使用。使用中的防坠器15，每半年进行一次不脱钩检查试验，每年进行一次脱钩试验。

如图2和图3所示，缓速导轨20包括导轨本体21和与导轨本体21侧面固定连接的金属覆板22，金属覆板22利用非导磁的金属材料制成；缓速导轨20用于垂直安装到矿井井道50内；由于利用单个缓速器及对应的缓速导轨实现罐笼的安全减速将导致体积过大无法安装，因此利用多个独立的缓速器，配以多跟缓速导轨的方式解决上述问题。在附图4中给出了一种导轨的布局方式，矿井井道为矩形结构，在两个变长较长的井道侧壁上各安装两根相互平行的缓速导轨，相对井道侧壁上对应的导轨对称设置，保证缓速器为罐笼提供的制动力平衡。

在一种优选的实施例中，用于制造金属覆板22的非导磁的金属材料为铜、铝、铜合金或铝合金。

在一种优选的实施例中，缓速导轨20由上至下依次包括第一导轨段和第二导轨段；第一导轨段和第二导轨段的导轨本体21为钢轨；第一导轨段的金属覆板22为铝板，第二导轨段的金属覆板22为铜板。

金属覆板材料的选择、厚度的选择等直接影响制动效果，常用金属覆板材料为铜板、铝板、钢板等，不同材料、不同厚度和不同的组合制动力效果相差悬殊，由于罐笼本身质量较大，更要选择一种制动力最强的组合，采用第一导轨段和第二导轨段并用的轨道布置形式来满足罐笼的安全减速要求；高速第一导轨制动效果最好，而随着速度的逐渐降低，达到一定速度时第一导轨制动效果急速下降，此时采用第二导轨来保证他的制动力不会衰退过快。两种组合的制动效果如图10所示。

由图10可知，采用上述结构的缓速导轨，当罐笼速度在4m/s以上时，铝的制动力是优于铜的，在缓速器的作用下，随着速度的降低，当速度降到 4m/s以下时，铜的制动力明显优于铝。经计算，400m罐道采用由地平面向下378m采用铝制金属覆板和钢制导轨的结构，22m采用采用铜制金属覆板和钢制导轨的结构。罐笼由罐道顶部坠落，由于铝板的制动，最终以2m/s的速度下降，当降低到制动板为铜板区域时，由于铜板所提供的制动力高于铝板，罐笼将继续降速，当罐笼速度最终降低到1.5m/s时，缓速器与罐笼自重平衡，罐笼最终以1.5m/s的速度撞击底部缓速平台，最终停下来，由于罐道底部缓冲平台的作用此时的减速度小于1.5g，冲击力较小，对人体及罐体不会产生危害。

在又一种优选的实施例中，缓速导轨20由上至下依次包括第一导轨段、第二导轨段和第三导轨段；第一导轨段和第二导轨段的导轨本体21为钢轨；第一导轨段的金属覆板22为铝板，第二导轨段的金属覆板22为铜板，第三导轨段的导轨本体21和金属覆板22均为铝材质或均为铜材质。

经计算，400m罐道采用由地平面向下378m采用铝制金属覆板和钢制导轨的结构，15m采用采用铜制金属覆板和钢制导轨的结构，罐道底部7m采用纯铝导轨，即第三导轨段的导轨本体21和金属覆板22均为铝材质。

安装有缓速器的罐笼在底部停止下坠后，需要首先分离永磁缓速器的永磁制动单元，然后利用备用的提升钢丝绳提起罐笼进行维修并进而快速投入生产使用。按照上述结构设置的进一步作用在于，分离对称设置的永磁制动单元只需要克服二者之间的磁吸力。与此相对应的，如果缓速导轨的导轨本体为钢轨时，分离对称设置的永磁制动单元还必须克服磁钢与钢轨之间的磁吸力，由于该磁吸力较大，极大增加了分离的难度，甚至会在分离过程中损坏相关的零配件。

永磁缓速器30与罐笼10固定连接；永磁缓速器30所包括的永磁制动单元33设置在缓速导轨20的侧面，并且在非触发状态下与缓速导轨20间隔距离为非制动距离；

本发明如上的设置安全缓速装置的矿井运输设备，如图5和图6所示，缓速器包括：缓速器前壳31、缓速器背板32、永磁制动单元33和驱动齿轮34；缓速器前壳31设置前壳换向槽，缓速器前壳31安装在缓速器背板 32上；缓速器背板32设置背板换向槽36，背板换向槽36的位置与前壳换向槽相对应；永磁制动单元33设置在缓速导轨20的两侧；驱动齿轮34安装在缓速器背板32侧面；与永磁制动单元33连接的换向轴37与驱动齿轮 34周缘连接。

如图5所示，缓速器还包括安装背壳35，安装背壳与缓速器背板通过螺栓固定连接；安装背壳设置供触发杆穿过的位于顶部和底部的孔；利用螺栓将安装背壳连接至罐笼的框架上。

本发明如上的设置安全缓速装置的矿井运输设备，如图7所示，永磁制动单元33包括底板333、磁钢332和磁钢332护套331；底板333具有换向轴安装耳板334；换向轴37***前壳换向槽和背板换向槽36。

触发装置40与提升钢丝绳16连接，在提升钢丝绳16发生断裂时，触发装置40驱动永磁缓速器30的永磁制动单元33向缓速导轨20靠近，使永磁制动单元33与缓速导轨20间隔距离满足制动间隙。

矿井运输设备安全运行方法如下：矿井运输设备包括罐笼10、缓速导轨 20、永磁缓速器30和触发装置40；与罐笼10连接的提升钢丝绳16实现罐笼10在矿井井道50内的上下移动；提升钢丝断裂时触发装置40驱动永磁缓速器30内部的永磁制动单元33向缓速导轨20靠近，永磁制动单元33与缓速导轨20之间通过电磁感应产生制动力防止罐笼10自由落体。

在一种优选的设置安全缓速装置的矿井运输设备实施例中，触发装置40 包括触发杆41，触发杆41在与驱动齿轮34连接的位置具有驱动齿42。利用触发杆和驱动齿能够即时的将触发装置产生的触发力传递至驱动齿轮，实现永磁制动单元的动作。在一种优选的设置安全缓速装置的矿井运输设备实施例中，如图8和图9所示，触发装置还包括轴座、联动轴、驱动拨杆、传动拨杆和驱动弹簧；罐笼框架顶部固定轴座43，联动轴44安装在轴座43内；驱动拨杆45与联动轴44固定连接；主拉杆14连接驱动拨杆45端部；传动拨杆46与联动轴44固定连接，传动拨杆46端部连接触发杆41；驱动弹簧 47连接在罐笼框架与传动拨杆46端部之间。利用联动轴将驱动拨杆的驱动力传递至多个传动拨杆，进而同步的传递至触发杆41。

在附图4中给出了一种导轨的布局方式，矿井井道为矩形结构，在两个变长较长的井道侧壁上各安装两根相互平行的缓速导轨，相对井道侧壁上对应的导轨对称设置，保证缓速器为罐笼提供的制动力平衡。与此对应，永磁缓速器30位置相对的固定连接在罐笼框架的侧面，每个侧面固定两个相互间隔的永磁缓速器，或者竖向布置的两行永磁缓速器。

上述披露的各技术特征并不限于已披露的与其它特征的组合，本领域技术人员还可根据发明之目的进行各技术特征之间的其它组合，以实现本发明之目的为准。