一种矿井罐笼用自救爬壁装置及自救爬壁方法与流程

本领域涉及矿井罐笼领域，具体涉及一种矿井罐笼用自救爬壁装置及自救爬壁方法。

背景技术：

罐笼是矿井提升中的重要设备之一，用于运送人员，矿石和材料等，它的正常运转对矿山企业的安全生产具有重要意义。现有中，由于矿井深度大，多在500米到1000米的井深，而且罐笼移动速度快，在升降过程中，会出现提升机停运现象，从而将罐笼长时间悬置在罐道中，这无疑给罐笼中的矿井工人造成很大的危害，甚至出现矿井工人惧怕再次下井等问题；甚至在升降过程中，由于松绳、断绳、制动系统不起作用等保护装置失效，以及其他原因发生坠罐现象，轻则砸坏井筒装备，造成停产维修，重则给矿工的人身安全带来了严重后果。

本校机电组研发人员应煤矿企业需求，遂研发一种矿井罐笼用自救爬壁装置，用以防止矿井罐笼坠落，且通过自救爬壁装置实现矿井罐笼在罐道中上下位移实现自救，以此保障矿井工人安全。

技术实现要素：

根据现有技术的不足，本发明提供一种矿井罐笼用自救爬壁装置及自救爬壁方法，用以解决现有技术在存在的不足。

本发明按以下技术方案实现：

一种矿井罐笼用自救爬壁装置，包括自救爬壁装置和导轨装置；在矿井罐笼顶面和矿井罐笼底面上均设有所述自救爬壁装置；在罐道的侧壁上设有所述导轨装置；当矿井罐笼悬置在罐道后，通过所述自救爬壁装置在导轨装置上上下位移，使得矿井罐笼移动到矿井口。

进一步，所述自救爬壁装置的数量为四个，其中的两个自救爬壁装置相对称的设置在矿井罐笼顶面两侧，剩余的两个自救爬壁装置相对称的设置在矿井罐笼底面两侧；通过四个自救爬壁装置的的配合实现矿井罐笼在罐道中上下位移。

进一步，所述自救爬壁装置包括双向伸缩装置和升降装置；所述双向伸缩装置包括箱体、连接杆、两个伸缩油缸和两个推杆；所述连接杆穿插在所述箱体中，两个伸缩油缸的缸体相对称的设置在所述连接杆内腔两端，两个推杆相对称的套装在连接杆中，且推杆与连接杆之间滑动配合，伸缩油缸的伸缩杆与推杆相连，通过伸缩油缸实现推杆在连接杆上的位移；在所述推杆的端部安装有插头，用以与导轨装置相配合，实现插头与导轨装置之间相对静止；通过升降装置的上下伸缩以及双向伸缩装置的间歇伸缩运行实现矿井罐笼在导轨装置中作上下往复运动。

进一步，所述升降装置为升降油缸，其缸体安装在矿井罐笼上，伸缩杆安装在箱体中，通过升降油缸的伸缩实现双向伸缩装置的位移。

进一步，所述连接杆的两侧的外壁上设有一圈相互间隔的轴向凸条，所述推杆的内壁上设有与轴向凸条相适配的轴向滑槽；或者，所述连接杆的两侧的外壁上设有一圈相互间隔的轴向滑槽，所述推杆的内壁上设有与轴向滑槽相适配的轴凸条。

进一步，所述导轨装置包括四个导轨；其中，两个导轨位于罐道的左侧，剩余两个导轨位于罐道右侧；所述导轨横截面呈凹形状，在导轨的中间凹面内设有一列定位孔；所述矿井罐笼顶面两端各设有两个相互对应的滚轮，通过提升机对矿井罐笼的提升使得四个滚轮在相应的导轨凸面上滚动；在矿井罐笼提升的过程中，推杆端部的插头处在导轨的中间凹面中，当矿井罐笼提升到地面井口时，矿井罐笼底面的四个伸缩油缸同时向外伸出使得插头插入到定位孔中，从而将矿井罐笼固定；当出现提升机中的钢丝绳断裂时，八个伸缩油缸同时向外伸出使得插头插入到定位孔中，从而防止矿井罐笼坠落。

进一步，距离罐道顶面出口处设有磁块，矿井罐笼的外侧壁且靠近底面处设有干簧管，当干簧管运行到磁块磁性范围内后，控制器ⅰ将接收到干簧管闭合信号后控制油泵工作，从而使得矿井罐笼底面的四个伸缩油缸同时向外伸出使得插头插入到定位孔中；在矿井罐笼顶面上的吊耳的顶部内壁处设有压力传感器，用以检测钢丝绳对吊耳的压力值，当压力传感器检测到的压力值为0时，控制器ⅰ接收压力信号后，控制油泵工作，从而使得八个伸缩油缸同时向外伸出使得插头插入到定位孔中。

进一步，所述矿井罐笼顶面上还设有蓄电池装置；所述蓄电池装置包括壳体、壳盖和若干组蓄电池，壳盖可拆卸式安装在壳体上，若干组蓄电池放置在壳体内；

在所述壳体底部设有第一串联编制盘，在所述第一串联编制盘上设有若干组蓄电池，且若干组蓄电池设置在呈s型状的冷却管中，在若干组蓄电池顶端设有第二串联编制盘，所述冷却管的两端分别与水箱连通，所述水箱内设置有循环水泵，壳体内设有温度传感器，通过温度传感器检测温度值超过预设值后，控制器ⅱ接收温度信号后控制循环水泵工作，使得冷却管中液体流动，从而对蓄电池降温；

所述冷却管的侧壁上设有多个通风槽，所述壳体的侧面设有通风孔，通风孔、通风槽相连通，应以进一步对蓄电池降温。

进一步，在所述矿井罐笼中设有手摇发电机，所述手摇发电机与若干组蓄电池相连，通过手摇发电机对若干组蓄电池充电。

一种基前述的矿井罐笼用自救爬壁装置的自救爬壁方法，方法为：当矿井罐笼悬置在罐道后，控制器ⅰ通过控制换向阀组实现四个自救爬壁装置之间的配合完成矿井罐笼在罐道中上下位移；

向上运动过程：

下部的两个双向伸缩装置向外伸出使得插头插入到定位孔为止；

上部的左侧双向伸缩装置向外伸出使得插头插入到定位孔为止；

上部的右侧升降装置伸出推动箱体向上位移h米后，上部的右侧双向伸缩装置向外伸出使得插头插入到定位孔为止；

上部的左侧升降装置伸出推动箱体向上位移h米后，上部的左侧双向伸缩装置向外伸出使得插头插入到定位孔为止；

下部的两个升降装置同时伸出h米并且上部的两个升降装置同时缩回h米，使得矿井罐笼向上位移h米；

下部的左侧双向伸缩装置向内缩回使得插头与定位孔不接触后，下部的左侧升降装置缩回h米后，下部的左侧双向伸缩装置向外伸出使得插头插入到定位孔为止；

下部的右侧双向伸缩装置向内缩回使得插头与定位孔不接触后，下部的右侧升降装置缩回h米后，下部的右侧双向伸缩装置向外伸出使得插头插入到定位孔为止；

完成上述运动过程后使得矿井罐笼在罐道中上移h米，重复上述过程，实现爬壁机器人持续向上运动，直至移动到矿井口。

本发明有益效果：

在矿井罐笼在运行时，如果出现钢丝绳断裂时，此时通过八个伸缩油缸同时向外伸出使得插头插入到定位孔中，从而防止矿井罐笼坠落，以此保证矿井工人的人身安全。

当矿井罐笼悬挂在管道中，通过四个自救爬壁装置的配合实现矿井罐笼在罐道中上下位移实现自救。

通过设置的冷却管，冷却管上的通风槽和壳体上的通风孔以及壳体内的水箱、水泵之间的配合，不仅能对蓄电池包进行风冷还能对电池包进行水冷，大大提高电池包的散热。

附图说明

图1为本发明的整体结构主视图；

图2为本发明的整体结构后视图；

图3为自救爬壁装置剖视图；

图4为连接杆和推杆连接截面图；

图5为蓄电池装置剖视图；

图6为蓄电池装置内部俯视图；

图7为蓄电池与冷却管安装后的结构示意图；

图8为罐道中一侧的导轨装置局部放大图（两个并列的导轨）；

图9为带有干簧管的矿井罐笼与磁块之间的配合结构示意图；

图10为干簧管、压力传感器与自救爬壁装置控制原理图；

图11为矿井罐笼在罐道中位移时控制原理图；

图12为温度传感器与循环水泵控制原理图。

1-箱体，2-连接杆，3-伸缩油缸，4-推杆，5-插头，6-升降油缸，7-轴向凸条，8-轴向滑槽，9-导轨，10-定位孔，11-滚轮，12-磁块，13-干簧管，14-油泵，15-吊耳，16-压力传感器，17-控制器ⅰ，18-壳体，19-壳盖，20-蓄电池，21-第一串联编制盘，22-冷却管，23-第二串联编制盘，24-水箱，25-循环水泵，26-温度传感器，27-通风槽，28-通风孔，29-手摇发电机，30-矿井罐笼，31-罐道，32-固定耳，33-螺栓，34-控制器ⅱ，35-操控键，36-油箱，37-换向阀组。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，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更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。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。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

如图1、图2所示，一种矿井罐笼用自救爬壁装置，包括自救爬壁装置和导轨装置；在矿井罐笼30顶面和矿井罐笼30底面上均设有自救爬壁装置；在罐道31的侧壁上设有导轨装置；当矿井罐笼30悬置在罐道31后，通过自救爬壁装置在导轨装置上上下位移，使得矿井罐笼30移动到矿井口。

上述实施例中，自救爬壁装置的数量为四个，其中的两个自救爬壁装置相对称的设置在矿井罐笼30顶面两侧，剩余的两个自救爬壁装置相对称的设置在矿井罐笼30底面两侧；通过四个自救爬壁装置的的配合实现矿井罐笼30在罐道31中上下位移。

以下给出上述实施例中关于自救爬壁装置一优选实施例：

如图3所示，自救爬壁装置包括双向伸缩装置和升降装置；双向伸缩装置包括箱体1、连接杆2、两个伸缩油缸3和两个推杆4；连接杆2穿插在箱体1中，并通过多个销轴与箱体1固定，两个伸缩油缸3的缸体相对称的设置在连接杆2内腔两端，两个推杆4相对称的套装在连接杆2中，且推杆4与连接杆2之间滑动配合，伸缩油缸3的伸缩杆与推杆4之前通过销轴固定，通过伸缩油缸3实现推杆4在连接杆2上的位移；在推杆4的端部焊接有插头5，用以与导轨装置相配合，实现插头5与导轨装置之间相对静止；通过升降装置的上下伸缩以及双向伸缩装置的间歇伸缩运行实现矿井罐笼30在导轨装置中作上下往复运动。

以下给出上述实施例中关于升降装置一优选实施例：

升降装置为升降油缸6，其缸体安装在矿井罐笼30上，伸缩杆安装在箱体1中，通过升降油缸6的伸缩实现双向伸缩装置的位移。

优选的方案：如图4所示，连接杆2的两侧的外壁上设有一圈相互间隔的轴向凸条7，推杆4的内壁上设有与轴向凸条7相适配的轴向滑槽8；或者，连接杆2的两侧的外壁上设有一圈相互间隔的轴向滑槽8，推杆4的内壁上设有与轴向滑槽8相适配的轴凸条7。

以下给出上述实施例中关于导轨装置一优选实施例：

如图8所示，导轨装置包括四个导轨9；其中，两个导轨9位于罐道31的左侧，剩余两个导轨9位于罐道31右侧；导轨9横截面呈凹形状，在导轨9的中间凹面内设有一列定位孔10；矿井罐笼30顶面两端各设有两个相互对应的滚轮11，通过提升机对矿井罐笼30的提升使得四个滚轮11在相应的导轨9凸面上滚动；在矿井罐笼30提升的过程中，推杆4端部的插头5处在导轨9的中间凹面中，当矿井罐笼30提升到地面井口时，矿井罐笼30底面的四个伸缩油缸3同时向外伸出使得插头5插入到定位孔10中，从而将矿井罐笼30固定；当出现提升机中的钢丝绳断裂时，八个伸缩油缸3同时向外伸出使得插头5插入到定位孔10中，从而防止矿井罐笼30坠落。

如图9、图10所示，距离罐道31顶面出口处设有磁块12，矿井罐笼31的外侧壁且靠近底面处设有干簧管13，当干簧管13运行到磁块12磁性范围内后，控制器ⅰ17将接收到干簧管13闭合信号后控制油泵14工作，从而使得矿井罐笼30底面的四个伸缩油缸3同时向外伸出使得插头5插入到定位孔10中，从而将矿井罐笼30固定，矿井工人从矿井罐笼30中走出后，矿井罐笼30不会出现晃动，大大增加了矿井罐笼30的稳定性及矿井工人的安全性。当矿井罐笼30需要下行时，首先矿井工人通过矿井罐笼30的操控键35控制控制器ⅰ17将得矿井罐笼30底面的四个伸缩油缸3同时向内缩回即可，然后通过对讲机通知地面监控室开启提升机即可完成矿井罐笼30下行。

在矿井罐笼30顶面上的吊耳15的顶部内壁处设有压力传感器16，用以检测钢丝绳对吊耳15的压力值，当压力传感器16检测到的压力值为0时（此时出现钢丝绳断裂），控制器ⅰ17接收压力信号后，控制油泵14工作，从而使得八个伸缩油缸3同时向外伸出使得插头5插入到定位孔10中，防止矿井罐笼30坠落，保证了矿井罐笼30中矿井工人的人身安全。

如图5、图6、图7、图12所示，矿井罐笼30顶面上还设有蓄电池装置；蓄电池装置包括壳体18、壳盖19和若干组蓄电池20，壳盖19可拆卸式安装在壳体18上，若干组蓄电池20放置在壳体18内；在壳体18底部设有第一串联编制盘21，在第一串联编制盘21上设有若干组蓄电池20，且若干组蓄电池20设置在呈s型状的冷却管22中，在若干组蓄电池20顶端设有第二串联编制盘23，冷却管22的两端分别与水箱24连通，水箱24内设置有循环水泵25，壳体18内设有温度传感器26，通过温度传感器26检测温度值超过预设值后，控制器ⅱ34接收温度信号后通过继电器组控制循环水泵25工作，使得冷却管22中液体流动，从而对蓄电池20降温；冷却管22的侧壁上设有多个通风槽27，壳体18的侧面设有通风孔28，通风孔28、通风槽27相连通，应以进一步对蓄电池20降温。

以下给出壳体与壳盖相连的一优选实施例：

壳体18的顶部外缘固定有固定耳32，固定耳32上设置有螺纹孔，壳盖19两端设有通孔，通过螺栓33旋紧在固定耳32中实现壳体18与壳盖19相连。

矿井罐笼中的所有用电均来自蓄电池中存储的电能，因此，保证蓄电池中有电才能使得矿井罐笼30正常运作。如果在发生紧急事故使得矿井罐笼30悬置在罐道31，如果此时蓄电池中没有存储电能了，那么自救爬壁装置经无法工作，矿井罐笼将会长时间悬挂在罐道31中。因此，通过下述技术方案实现：在矿井罐笼30中设有手摇发电机29，手摇发电机29与若干组蓄电池20相连，通过手摇发电机29对若干组蓄电池20充电，以此保证矿井罐笼30正常运作。

如图11所示，一种矿井罐笼用自救爬壁装置的自救爬壁方法，该方法为：当矿井罐笼30悬置在罐道31后，控制器ⅰ17通过启动油泵14，使得油箱14中的油循环，控制换向阀组37实现四个自救爬壁装置之间的配合完成矿井罐笼30在罐道31中上下位移；

具体向上运动过程如下：

下部的两个双向伸缩装置向外伸出使得插头插入到定位孔为止；

上部的左侧双向伸缩装置向外伸出使得插头插入到定位孔为止；

上部的右侧升降装置伸出推动箱体向上位移h米（该位移可以为1米或者0.5米等等，通过使用不同型号的升降油缸实现）后，上部的右侧双向伸缩装置向外伸出使得插头插入到定位孔为止；

上部的左侧升降装置伸出推动箱体向上位移h米后，上部的左侧双向伸缩装置向外伸出使得插头插入到定位孔为止；

下部的两个升降装置同时伸出h米并且上部的两个升降装置同时缩回h米，使得矿井罐笼向上位移h米；

下部的左侧双向伸缩装置向内缩回使得插头与定位孔不接触后，下部的左侧升降装置缩回h米后，下部的左侧双向伸缩装置向外伸出使得插头插入到定位孔为止；

下部的右侧双向伸缩装置向内缩回使得插头与定位孔不接触后，下部的右侧升降装置缩回h米后，下部的右侧双向伸缩装置向外伸出使得插头插入到定位孔为止；

完成上述运动过程后使得矿井罐笼在罐道中上移h米，重复上述过程，实现爬壁机器人持续向上运动，直至移动到矿井口。

由上述运动过程可知，矿井罐笼30顶部的两个双向伸缩装置犹如人的两个手，矿井罐笼30底部的两个双向伸缩装置犹如人的两个脚，通过手脚的配合实现攀爬。在矿井罐笼30在位移的过程中，始终保持三个双向伸缩装置插入在定位孔中，以此来支撑整个矿井罐笼30，增加矿井罐笼30的稳定性。

需要说明的是：本发明也能够向下进行运动，其过程与向上运动过程相反。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。