一种罐道绳中部扶绳机构的制作方法

本发明涉及立井井筒建设施工及运行领域，具体为一种罐道绳中部扶绳机构。

背景技术：

深埋矿产资源如煤炭等能源类矿物，铁、镍、金、铜等金属矿物以及石膏、盐磷、玉石等非金属矿物，多数都采用井工法进行开采。立井作为地面与地下矿场间的重要通道，历来是矿井建设的关键工程之一。在我国，正在建设的立井井筒一次施工深度达1600～2000米。随着提升容器运行高度不断加大，包括提升钢丝绳和罐道钢丝绳在内的横向摆动与纵向震颤问题越发突出，已成为影响超深立井施工和运行安全的重要问题。

《煤矿安全规程》(2016版)第三百九十八条规定：“每个提升容器(平衡锤)有4根罐道绳时,每根罐道绳的最小刚性系数不得小于500n/m，……”，“每个提升容器(平衡锤)有2根罐道绳时,每根罐道绳的刚性系数不得小于1000n/m，……”。《煤矿建设安全规范》(aq1083-2011)第6.9.2.9条规定：“吊桶提升时每根罐道绳的最小刚性系数不得小500n/m，2根罐道绳的张紧力应相等”。可见，保持罐道钢丝绳的刚性系数满足规程规范要求是保障提升运输安全的重要方式。

根据理论推导，罐道绳最小刚性系数可由下式计算：

罐道绳刚性系数最小的位置可由下式计算：

式中：kmin为罐道钢丝绳最小刚性系数；lmin为最小刚性系数所在位置；g为钢丝绳下端配重(张紧力)；q为钢丝绳每米自重；l为钢丝绳自由悬垂高度。由式(1)和式(2)可知，罐道绳的最小刚性系数与配重(张紧力)和单位长度自重成正比，与悬垂高度成反比，且刚性系数最小位置总是处于悬垂总高度1/2以下位置。当井筒施工或运行的深度增大时，为保证罐道绳最小刚性系数能够满足要求，必须加大绳端配重或张紧力，并选用更大直径的钢丝绳。但这种方式有很明显的缺点：首先，立井施工时，罐道绳的配重由凿井吊盘及其附属物的重量提供，结合其它施工要求，其重量不能无限增加；其次，绳端配重(张紧力)作用在井架或罐道绳梁上，增大了它们的工作载荷，不利于保持结构的稳定性，同时也要求有更大能力的悬吊稳车或涨紧装置；最后，罐道钢丝绳自重取决于绳径，而绳径受悬吊稳车容绳量及天轮直径限制，需保持在合理的范围内，也不能无限制增大。

技术实现要素：

鉴于现有技术存在的不足，本发明提供了一种罐道绳中部扶绳机构，以解决现有技术中超深立井施工和运行中配重或张紧力过大、罐道绳绳径过粗的技术问题。

为解决上述技术问题，实现本发明目的，采取如下技术方案：一种罐道绳中部扶绳机构，包括抓捕钳、内弹簧单作用气缸、钢支架和电磁阀，所述钢支架固定在平台梁上，所述内弹簧单作用气缸固定在钢支架上，其气缸杆左端设有连接块，所述抓捕钳右端通过销轴分别与连接块和铰接在钢支架上的连杆机构铰接，所述电磁阀固定在钢支架上并与内弹簧单作用气缸的前缸连通。

进一步地，所述抓捕钳右端的上下面上分别对称设有四个销轴孔，两对上下对称销轴孔通过销轴铰接在连接块上，另两对销轴孔通过销轴与连杆机构的一端铰接，其另一端通过销轴铰接在钢支架上。

进一步地，所述抓捕钳的夹持面设有柔性层。

进一步地，所述柔性层为橡胶板，橡胶板铆固在抓捕钳的夹持面上。

进一步地，所述钢支架为钢结构桁架。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明从减小罐道绳自由悬垂高度入手，通过在罐道绳刚性系数最小点附近安装中部扶绳机构来限制罐道绳自由摆动，从而达到提高罐道绳刚性系数的目的。该机构中的抓捕钳采用四连杆机构以增大钳口开合度和捕捉范围，并在钳口靠近钢丝绳侧即夹持面铆固有橡胶板等柔性层，以防夹持罐道绳时对罐道绳外表面造成伤害；抓捕钳的工作动力来自于固定在钢支架上的内弹簧单作用气缸；抓捕钳不工作时，在气缸内弹簧的作用下，气缸杆向外伸出，抓捕钳口张开；抓捕钳工作时，控制信号打开电磁控制阀，气缸的前缸注入压缩空气，推动气缸活塞压缩弹簧，气缸杆向内缩回带动抓捕钳口闭合，对罐道绳形成夹持。在通信中断、动力消失或机构动作错误时，电磁控制阀自动关闭，气缸杆在弹簧作用下自动伸出，推动抓捕钳口自动张开释放罐道绳，不影响提升容器应急运行。总之，本发明不仅可以通过中部扶绳缩短罐道绳自由悬垂高度，进而提高罐道绳的最小刚性系数，而且机构动作灵活、准确可靠，故障时不影响提升容器应急运行，使超深立井提升系统的安全性大大提高。

附图说明

图1为本发明工作状态时的结构示意图。

图2为本发明非工作状态时的结构示意图。

图3为本发明的俯视图。

图4为本发明的侧视图。

图中：1-提升钢丝绳；2-滑架组件；3-罐道绳；4-抓捕钳；5-连接块；6-连杆机构；7-钢支架；8-平台梁；9-内弹簧单作用气缸；10-弹簧；11-电磁阀；12-气缸活塞；13-气缸杆；14-销轴；15-柔性层。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明进行进一步说明。

如图1、图2、图3和图4所示，本发明提供了一种罐道绳中部扶绳机构，包括抓捕钳4、内弹簧单作用气缸9、钢支架7和电磁阀11，所述钢支架7固定在平台梁8上，优选钢支架7为钢结构桁架；所述内弹簧单作用气缸9固定在钢支架7上，内弹簧单作用气缸9的气缸杆13左端设有连接块5，抓捕钳4右端通过销轴14分别与连接块5和铰接在钢支架7上的连杆机构6铰接，优选抓捕钳4右端的上下面上分别对称设有四个销轴孔，两对上下对称销轴孔通过销轴14铰接在连接块5上，另两对销轴孔通过销轴14与连杆机构6的一端铰接，其另一端通过销轴14铰接在钢支架7上。抓捕钳4与四连杆机构6铰接为了增大钳口开合度和捕捉范围；电磁阀11固定在钢支架7并与内弹簧单作用气缸9的前缸连通。

为防夹持钢丝绳时对钢丝绳外表面造成伤害，在抓捕钳4的夹持面(钳口靠近钢丝绳侧)铆固有橡胶板等柔性层15。

该机构采用钢板及型钢加工制作，为保证整体刚度，采用钢结构桁架与相应平台连接固定。安装该机构的平台可以设置在凿井期间的转水站、马头门开口等位置处；生产运营时期，可也设置在分段提升的中部马门套架处。为保证罐道绳的摆动始终处于可控状态，可设置2道以上扶绳机构，其间距根据平台属性、提升机最大绳速、钩头装置总高度、提升容器类型等因素选定。本发明优选设置在转水站平台，采用2道扶绳机构，上下相距25米。

该机构的抓捕钳4的工作动力来自于固定在钢支架7上的内弹簧单作用气缸9。抓捕钳不工作时，在气缸内弹簧10的作用下，气缸杆13向外伸出，抓捕钳4口张开，此时该机构最凸出部位距提升容器350mm以上；抓捕钳4工作时，控制信号打开电磁阀11，气缸单侧注入压缩空气，推动气缸活塞12压缩弹簧10，气缸杆13向内缩回带动抓捕钳4口闭合，对罐道绳3形成夹持，从而降低了罐道绳3的自由悬垂高度，提高了罐道绳3的最小刚性系数。

工作原理：

该机构的控制信号取自提升机的深度指示器；该机构工作时，电磁阀11打开向内弹簧单作用气缸9的前缸充入压缩空气，压力作用在气缸活塞12上，推动活塞12压缩弹簧10使气缸杆13回缩，带动抓捕钳4口闭合夹持罐道绳3，起到限制罐道绳3自由摆动、提高罐道绳3刚性系数的作用。当吊桶运行到距该机构15米左右位置时，深度指示器发出动作信号，电磁阀11关闭，内弹簧单作用气缸9前缸回气管与空气连通释放压缩空气，气缸活塞12在弹簧10推力作用下向外伸出，抓捕钳4口张开释放罐道绳3，保证滑架顺利通过。当滑架离开抓捕钳4三米左右时，深度指器再次发出动作信号，该机构重复上述过程钳口闭合扶绳。由于2道扶绳机构依次动作，可保证提升容器运行时，始终有一道扶绳机构对罐道绳3形成夹持，既保障了提升容器的平稳运行，也保障了抓捕钳4能够准确捕捉到罐道绳3。提升机运行方向不同时，2道该机构的开合顺序相反。该机构设有动作传感器，当机构未正常动作时，电磁阀11自动关闭，抓捕钳4口张开以防发生刮碰。当系统断电、通信中断或动力消失时，电磁阀11也处于自动关闭状态，在气缸内弹簧10作用下，抓捕钳处于敞开状态，充许提升容器应急通过。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。