专利名称：断绳保护装置及救生舱的制作方法
技术领域：
本发明涉及断绳保护技术领域，特别涉及一种断绳保护装置及救生舱。
背景技术：
在矿山的地下巷道中设置避难硐室，是矿井应急救援中的一项重要措施，并且已经取得了多次成功的救生经验。但是在发生较大矿难时，比如大规模的塌方事故，在塌方道中清除大量的土石，往往需要几十天，甚至上百天，被困人员生还的希望可能性很小，也给营救工作带来了极大困难。利用升降救生舱将矿井下的被困人员升井带到地面是一种新的救援方式，例如，在2010年8月在智利圣何塞铜矿发生的塌方事故，就是在被困矿工所在的避难硐室的正上方到地面之间打通一条救生通道，利用升降救生舱将硐室中的矿工营救出来。在救援过程中，提升绳索的一端连接着起重设备，另一端连接着救生舱顶部，使救生舱沿着救生通道移动，若提升绳索发生断裂，救生舱将沿着救生通道掉落到硐室底部，这样将无法保障舱内人员的生命安全，因此，亟需为救生舱配置相应的断绳保护装置。现有的断绳保护装置常用于提升机领域，一般采用以下两种形式方案一，在提升机导轨的两侧的机架上设置一对偏心轮，偏心轮上的第一位置通过压缩弹簧连接于机架，提升绳索的底端连接于偏心轮的第二位置，提升绳索拉动偏心轮转动的方向与压缩弹簧推动偏心轮转动的方向相反，在正常提升时，提升绳索拉动偏心轮，使偏心轮与提升机导轨脱离接触，从而使提升机能够自由上下运动，若提升绳索断开，偏心轮在压缩弹簧的作用下压紧提升机导轨，通过偏心轮与提升机导轨之间的摩擦阻止提升机运动；方案二，提升拉杆的底端穿设于机架的底部，制动弹簧设置于提升拉杆的底端与机架的底部之间，机架的两侧设置有制动滑楔，制动钢丝绳的顶端与提升机本体固定，底端穿设于制动滑楔后延伸至提升通道的底部，当连接于提升拉杆顶端的提升绳索断开时，制动弹簧使提升拉杆向下运动，从而使制动滑楔锁紧制动钢丝绳，通过制动滑楔与制动钢丝绳之间的摩擦阻止提升机运动。然而，上述两种方案中，制动行程有限，各零部件的尺寸精度要求较高，需要在提升机运行全长范围预定安装好导轨或者制动钢丝绳，并且由于弹簧力线性变化，在制动行程较小时，弹簧力也较小，对制动力基本没有影响，当制动行程较大时，弹簧力也较大，相应的制动力才取作用。因此，现有的断绳保护装置难以满足救生舱的使用需要，如何为救生舱设计相匹配的断绳保护装置，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提供一种断绳保护装置及救生舱，该断绳保护装置无需全程安装导轨或者制动钢丝绳，能够实现较大的制动行程，从而有助于降低救援井尺寸以及其他零部件的精度要求，并且制动力的变化较小，制动速度快。
一方面，本发明提供了一种断绳保护装置，所述断绳保护装置包括机架以及设置于该机架上的断绳保护机构，所述断绳保护机构包括可相对于所述机架作直线平动的制动块；第一杆件和第二杆件，所述第一杆件的第一端与所述第二杆件的第一端铰接于第一铰点，所述第一杆件的第二端铰接于所述制动块，所述第二杆件的第二端铰接于所述机架；制动弹性件，所述制动弹性件向所述第一铰点提供朝向所述制动块的轨迹延伸线的作用力；传力件，其第一端用于连接提升绳索，第二端朝向所述机架拉着所述制动块。进一步地，所述制动块与所述机架构成移动副；和/或所述断绳保护机构还包括第三杆件和第四杆件，所述第三杆件的第一端和所述第四杆件的第二端铰接于第二铰点，所述第三杆件的第二端铰接于所述制动块，所述第四杆件的第二端铰接于所述机架，所述制动弹性件还向所述第二铰点提供朝向所述制动块的轨迹延伸线的作用力，并且所述第一杆件和所述第二杆件位于所述制动块的轨迹延伸线的一侦牝所述第三杆件和所述第四杆件位于所述制动块的轨迹延伸线的另一侧。进一步地，所述制动弹性件为弹簧，所述弹簧的第一端连接于所述第一铰点，所述弹簧的第二端连接于所述第二铰点。进一步地，所述第一杆件的第一端和所述第二杆件的第一端通过第一铰轴铰接，所述第三杆件的第一端和所述第四杆件的第一端通过第二铰轴铰接；所述弹簧的数目为两个，并且所述两个弹簧的第一端分别连接于所述第一铰轴的两端，所述两个弹簧的第二端分别连接于所述第二铰轴的两端。进一步地，所述第一杆件、所述第二杆件、所述第三杆件和所述第四杆件的个数均为两个并且均为并排设置；所述第一杆件与所述第二杆件之间以及所述第三杆件与所述第四杆件之间还固定设置有加强板。进一步地，所述传力件为拉索，所述断绳保护机构还包括第一滑轮；所述第一滑轮安装于所述机架上，所述拉索的第一端用于连接提升绳索，第二端绕过所述第一滑轮后拉着所述制动块朝向所述机架的一端。进一步地，所述断绳保护机构还包括第二滑轮，所述第二滑轮安装于所述制动块朝向所述机架的一端，所述拉索的第二端依次绕过所述第一滑轮、所述第二滑轮后连接于所述机架。进一步地，所述制动块背向所述机架的一端设置有制动支撑斜面。进一步地，所述机架的主体为套筒结构，所述断绳保护机构的个数为多个，所述多个断绳保护机构围绕所述套筒结构布置，所述制动块的轨迹延伸线垂直于所述套筒结构的轴线，所述套筒结构上开设有过孔，所述传力件的第一端穿过所述套筒结构的内部通道与提升绳索连接，所述传力件的第二端经由所述过孔拉着所述制动块。另一方面，本发明还提供了一种救生舱，所述救生舱上设置有上述任一项所述的断绳保护装置。在使用过程中，本发明提供的断绳保护装置可通过其机架安装在救生舱内，救生舱的舱体上设置有相应的开孔供制动块伸出或者缩回，制动块能够相对于支架作直线平动以实现从该开孔中伸出或者缩回，在机架与制动块之间通过第一杆件和第二杆件连接，制动弹性件可向第一杆件与第二杆件之间的铰点提供朝向制动块轨迹延伸线的作用力，即使第一杆件和第二杆件之间的夹角保持增大的趋势，而提升绳索通过传力件使制动块具有朝向机架移动的趋势，当提升绳索未断开时，这两种趋势达到平衡相互抵消，使制动块靠近机架(即位于舱体内)，若提升绳索断开，则在制动弹性件的作用下，第一杆件和第二杆件之间的角度将迅速由小变大时，使制动块朝着远离机架的方向移动直至伸出至舱体外与井壁接触摩擦，从而实现救生舱的迅速停止，这样保障了舱内人员的生命安全；与现有技术相比，无需全程铺设导轨或者制动钢丝绳，而制动块的制动行程较大，这样降低了其他各个配合零部件以及救援井尺寸的精度要求，另外，由于将制动弹性件的弹力转换成两个杆件的制动推力，尽管由于弹力线性变化，但在制动块全部行程范围内，制动推力变化较小，从而能够稳定地都对救生舱进行制动。本发明提供的一种救生舱设置有上述的断绳保护装置，由于上述的断绳保护装置具有上述技术效果，因此该断绳装置也具有相应的技术效果。
构成本发明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为本发明实施例提供的断绳保护装置的原理示意图；图2为图1所示断绳保护装置的第一种优选方式的结构示意图；图3为图1所述断绳保护装置的第二种优选方式的结构示意图。符号说明200 吊杆100 机架50断绳保护机构10制动块I第一杆件2第二杆件3第三杆件4第四杆件5 弹簧6第一滑轮7 拉索8第一铰轴9第二铰轴11制动支撑斜面12第一耳座13第二耳座14移动导轨15加强板16第二滑轮101内部通道102 过孔
具体实施例方式应当指出，本部分中对具体结构的描述及描述顺序仅是对具体实施例的说明，不应视为对本发明的保护范围有任何限制作用。此外，在不冲突的情形下，本部分中的实施例以及实施例中的特征可以相互组合。请同时参考图1、图2和图3，下面将结合实施例对本发明作详细说明。如图1所示，该实施例的断绳保护装置包括机架100和断绳保护机构50，断绳保护机构50包括制动块10、第一杆件1、第二杆件2、第三杆件3、第四杆件4、弹簧5、第一滑轮6和拉索7。其中，制动块10与机架100间隔设置,第一杆件I的第一端和第二杆件2的第一端铰接于第一铰点，第一杆件I的第二端铰接于制动块10，第二杆件2的第二端铰接于机架100，第三杆件3的第一端和第四杆件4的第一端铰接于第二铰点，第三杆件3的第二端铰接于制动块4，第四杆件4的第二端铰接于机架100 ;弹簧5的第一端连接于第一铰点，弹簧5的第二端连接于第二铰点；第一滑轮6安装于机架100上，拉索7的第一端直接或者间接连接于提升绳索，拉索7的第二端绕过第一滑轮6后连接于制动块10朝向机架6的一端。当提升绳索未断开时，提升绳索通过拉索7向制动块10提供朝向机架100的作用力，使制动块10具有朝向机架100直线移动的趋势，弹簧5连接于第一铰点和第二铰点之间，为第一铰点和第二铰点提供朝向制动块10的轨迹延伸线的作用力，使第一杆件I与第二杆件2之间的夹角以及第三杆件3与第四杆件4之间的夹角具有变大的倾向，进而使制动块10具有朝着远离机架100直线移动的趋势；提升绳索的作用力较大，当上述两种趋势达到平衡时，制动块10距离机架100较近，第一杆件I与第二杆件2以及第三杆件3与第四杆件4之间的夹角达到最小，弹簧5处于拉伸状态；当提升拉索断开时，拉索7传递的作用力消失，制动块10单侧受力，即在弹簧5的作用下，第一杆件I与第二杆件2以及第三杆件3与第四杆件4之间的夹角将迅速增大，进而通过第一杆件I和第三杆件3的第二端向制动块10提供朝向远离机架100运动的作用力，最终使制动块10迅速向外移动，直至触碰制动支撑面(如井壁)，从而实现制动。需要说明的是，制动块10的轨迹延伸线是指制动块10从距离机架100最远的位置至第二杆件2与机架100的铰接点之间的连线。需要说明的是，在具体实施过程中，为了保证制动块10能够相对于机架作直线平动，可以选用合适尺寸的第一杆件1、第二杆件2、第三杆件3及第四杆件4和/或优化第一杆件I与制动块10、第二杆件2与机架100、第三杆件3与制动块10以及第四杆件4与机架100的铰点位置；为了便于实施以及达到上述效果，优选地，第一杆件I与第三杆件3的尺寸相同，第二杆件2与第四杆件4的杆件相同，并且第一杆件I和第二杆件2布置于制动块10的轨迹延伸线的一侧，第三杆件3和第四杆件4与其对称布置于制动块10的轨迹延伸线的另一侧。结合图2和图3所示，上述实施例的断绳保护装置还可以作如下一种或者多种优化设计一、在断绳保护机构中，采用两个弹簧5，第一杆件I的第一端与第二杆件2的第一端通过第一铰轴8铰接，第三杆件3的第一端与第四杆件4的第一端通过第二铰轴9铰接，两个弹簧5并排设置，并且两个弹簧5的第一端分别连接于第一铰轴8的两端，两个弹簧5的第二端分别连接于第二铰轴9的两端；如此设置可以达到更好的受力效果，增加整个装置的稳定性。二、在断绳保护机构中，第一杆件1、第二杆件2、第三杆件3和第四杆件4的数目均为两个并且均为并排设置，并且可选地，第一杆件I与第二杆件2之间以及第三杆件3与第四杆件4之间均固定设置有加强板15，如此设置也有助于达到更好的受力效果，增加整个装置的稳定性。三、在断绳保护机构中，制动块10与机架100构成移动副，例如，制动块10上设置有滑块，机架100上设置有滑槽，该滑块与滑槽滑动配合，如此设置能够使制动块10在预设的滑槽方向上相对于机架100作直线平动。四、在断绳保护机构中，在制动块10背向机架100的一端设置有制动支撑斜面11，该制动支撑斜面11从端面朝靠近机架一侧的方向延伸，该制动支撑斜面11位于端面在制动摩擦时的前部，如此设置有助于在使用过程中方便制动块10的端面与制动支撑面(如井壁)尽快建立稳定的制动摩擦。五、在断绳保护机构中,在制动块10与第一杆件I连接的一侧固设有第一耳座12,在制动块10与第三杆件3连接的一侧固设有第二耳座13，第一杆件I的第二端铰接于第一耳座12，第三杆件3的第二端铰接于第二耳座13，如此设置可降低制动块10的加工难度；进一步地，还可以在制动块10上固设移动导轨14，制动块10通过该移动导轨14和机架100形成滑动配合，或者通过该移动导轨14和与机架100固定的其他部件(如救生舱的舱体)形成滑动配合。六、机架100的主体为套筒结构，断绳保护机构设置于该套筒结构的外壁，制动块10的运动方向与该套筒结构的轴线垂直，提升绳索连接于吊杆200的顶端，吊杆200的底端可移动地套设于该套筒结构的顶端内，该套筒结构的中部开设有过孔102，第一滑轮6安装于该过孔102的出口处，拉索7 (如钢丝绳)的第一端通过该套筒结构的内部通道101连接于吊杆200的底端，第二端绕过第一滑轮6后为制动块10提供朝向机架10的拉力，这样当提升绳索未断开时，吊杆200相对于该套筒结构处于最大伸出状态，从而使拉索7朝机架100紧拉制动块10，而当提升绳索断开时，吊杆200将能够相对于与该套筒结构自由伸缩，上述拉力消失，在弹簧5的作用下，制动块10将朝远离机架100的方向移动，直至触碰制动支撑面；在此基础上，可选地，还可以在制动块10上安装第二滑轮16，拉索7的第二端依次绕过第一滑轮6和第二滑轮16后与机架100固定，如此设置能够在提升绳索未断开时为制动块10提供双倍的上述拉力。七、机架100的主体为套筒结构，机架100的主体为套筒结构，断绳保护机构设置于该套筒结构的外壁，制动块10的运动方向与该套筒结构的轴线垂直，提升绳索连接于吊杆200的顶端，吊杆200的底端可移动地套设于该套筒结构的顶端内，该套筒结构的中部开设有过孔102，第一滑轮6安装于该过孔102的出口处，拉索7 (如钢丝绳)的第一端通过该套筒结构的内部通道101连接于吊杆200的底端，第二端绕过第一滑轮6后为制动块10提供朝向机架10的拉力。并且，断绳保护装置包含多个断绳保护机构50，多个断绳保护机构50围绕该套筒结构的外周壁设置；进一步地，各断绳保护机构50围绕该套筒结构的外周壁均匀布置，即形成星型布置；更近一步地，断绳保护机构50为多对，均匀布置于该套筒结构的外周壁，并两两对称；更近一步地，断绳保护机构50为两对。采用多个断绳保护机构50可以满足不同情形下的制动需要，而多对断绳保护机构50采用对称布置可以使每对断绳保护机构50因制动而产生的反作用力可以相互抵消。顺便指出的是，图2所示的优选方式至少包含上述一、二、四、五、七的相关优化设计，图3所示的优选方式至少包含上述六、七的相关优化设计。下面结合一种救生舱实施例说明上述任一种方式的断绳保护装置的使用过程及
工作原理。该救生舱上设置有该断绳保护装置，具体实施时，将断绳保护装置安装于救生舱的舱体内，机架100与舱体相固定，舱体上开设有相应数目的开孔，该开孔用于供制动块10远离机架运动时从舱体内伸出，提升绳索的顶端连接于起重设备，提升绳索的底端直接或者间接(如通过吊杆200)与拉索7的第一端连接。在工作过程中，提升绳索向上提拉整个救生舱，使其沿着救生通道移动，在提升绳索未断开时，拉索7将向制动块10提供朝向机架100的拉力，使其位于舱体内并靠近机架100，弹簧5处于拉伸状态，当提升拉索断开时，拉索7将松开制动块10，在弹簧5及各杆件的作用下，制动块10迅速将朝着舱壁上的开孔移动伸出舱体外，并与井壁实现摩擦制动，从而使救生舱停止在救生通道中，保障了舱内人员的生命安全。需要说明的是，上述救生舱实施例和上述断绳保护装置实施例及其各种优选方式中第一铰点和第二铰点之间通过弹簧5连接，但在其他实施例中，也可以采用两种弹簧，其中一个连接于第一铰点与机架100支架，另一个连接于第二铰点与机架支架100，或者也可以采用其他形式的制动弹性件，只要能够实现第一铰点和第二铰点具有向制动块10轨迹延伸线移动的趋势即可；另外，第一滑轮6的设置主要是为拉索7提供导向作用并便于实现其拉力方向的变换，其他实施例中，只要能够实现拉索7朝机架100拉着制动块10的方式均可；另外，在其他实施例中，提升绳索的拉力传递也可以通过其他的传力件实现，只要能够实现为制动块10提供朝向机架100的拉力即可；另外，上述各种实施例中，均采用四个杆件实现制动块10的驱动，但在其他实施例中，也可以使制动块10与机架100构成移动副或者采用其他能使制动块10相对于机架100作直线平动的方式，并且仅采用一套杆件(如第一杆件I和第二杆件2)，如此设置也能实现本发明的相应功能。综上可知，与现有技术相比，上述各种断绳保护装置的制动块的制动行程较大，这样降低了其他各个配合零部件以及救援井尺寸的精度要求，另外，由于将制动弹性件的弹力转换成至少一套杆件的制动推力，尽管由于弹力线性变化，但在制动块全部行程范围内，制动推力变化较小，从而能够稳定地都对提升舱进行制动。上述实施例的救生舱该设置有上述任一种断绳保护装置，由于该断绳保护装置具有上述技术效果，因此，该救生舱也应具备相应的技术效果。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。
权利要求
1.一种断绳保护装置，其特征在于，所述断绳保护装置包括机架(100)以及设置于该机架(100)上的断绳保护机构(50)，所述断绳保护机构(50)包括 可相对于所述机架(100)作直线平动的制动块(10)； 第一杆件(I)和第二杆件(2)，所述第一杆件(I)的第一端与所述第二杆件(2)的第一端铰接于第一铰点，所述第一杆件(I)的第二端铰接于所述制动块(10 )，所述第二杆件(2 )的第二端铰接于所述机架(100)； 制动弹性件，所述制动弹性件向所述第一铰点提供朝向所述制动块(10)轨迹延伸线的作用力； 传力件，其第一端用于连接提升绳索，第二端朝向所述机架(100)拉着所述制动块(10)。
2.如权利要求1所述的断绳保护装置，其特征在于 所述制动块(10)与所述机架(100)构成移动副；和/或 所述断绳保护机构(50)还包括第三杆件(3)和第四杆件(4)，所述第三杆件(3)的第一端和所述第四杆件(4)的第二端铰接于第二铰点，所述第三杆件(3)的第二端铰接于所述制动块(10)，所述第四杆件(4)的第二端铰接于所述机架(100)，所述制动弹性件还向所述第二铰点提供朝向所述制动块(10)的轨迹延伸线的作用力，并且所述第一杆件(I)和所述第二杆件(2)位于所述制动块(10)的轨迹延伸线的一侧，所述第三杆件(3)和所述第四杆件(4)位于所述制动块(10)的轨迹延伸线的另一侧。
3.如权利要求2所述的断绳保护装置，其特征在于所述制动弹性件为弹簧(5)，所述弹簧(5)的第一端连接于所述第一铰点，所述弹簧(5)的第二端连接于所述第二铰点。
4.如权利要求3所述的断绳保护装置，其特征在于 所述第一杆件(I)的第一端和所述第二杆件(2)的第一端通过第一铰轴(8)铰接，所述第三杆件(3)的第一端和所述第四杆件(4)的第一端通过第二铰轴(9)铰接； 所述弹簧(5)的数目为两个，并且所述两个弹簧(5)的第一端分别连接于所述第一铰轴(8)的两端，所述两个弹簧(5)的第二端分别连接于所述第二铰轴(9)的两端。
5.如权利要求4所述的断绳保护装置，其特征在于 所述第一杆件(I)、所述第二杆件(2)、所述第三杆件(3)和所述第四杆件(4)的个数均为两个并且均为并排设置； 所述第一杆件(I)与所述第二杆件(2)之间以及所述第三杆件(3)与所述第四杆件(4)之间还固定设置有加强板(15)。
6.如权利要求1至5任一项所述的断绳保护装置，其特征在于 所述传力件为拉索(7)，所述断绳保护机构(50)还包括第一滑轮(6); 所述第一滑轮(6)安装于所述机架(100)上，所述拉索(7)的第一端用于连接提升绳索，第二端绕过所述第一滑轮(6)后拉着所述制动块(10)朝向所述机架(100)的一端。
7.如权利要求6所述的断绳保护装置，其特征在于所述断绳保护机构(50)还包括第二滑轮(16)，所述第二滑轮(16)安装于所述制动块(10)朝向所述机架(100)的一端，所述拉索(7)的第二端依次绕过所述第一滑轮(6)、所述第二滑轮(16)后连接于所述机架(100)。
8.如权利要求1至5任一项所述的断绳保护装置，其特征在于所述制动块(10)背向所述机架(100)的一端设置有制动支撑斜面(11)。
9.如权利要求1至5任一项所述的断绳保护装置，其特征在于所述机架(100)的主体为套筒结构，所述断绳保护机构(50)的个数为多个，所述多个断绳保护机构(50)围绕所述套筒结构布置，所述制动块(10)的轨迹延伸线垂直于所述套筒结构的轴线，所述套筒结构上开设有过孔(102)，所述传力件的第一端穿过所述套筒结构的内部通道(101)与提升绳索连接，所述传力件的第二端经由所述过孔(102)拉着所述制动块(10)。
10.一种救生舱，其特征在于所述救生舱上设置有权利要求1至9任一项所述的断绳保护装置。
全文摘要
本发明公开了一种断绳保护装置及救生舱。该断绳保护装置包括机架以及断绳保护机构，该断绳保护机构包括可相对于所述机架作直线平动的制动块；第一杆件和第二杆件，所述第一杆件的第一端与所述第二杆件的第一端铰接于第一铰点，所述第一杆件的第二端铰接于所述制动块，所述第二杆件的第二端铰接于所述机架；制动弹性件，所述制动弹性件向所述第一铰点提供朝向所述制动块的轨迹延伸线的作用力；传力件，其第一端用于连接提升绳索，第二端朝向所述机架拉着所述制动块。该断绳保护装置的制动行程较大，降低了其他各个配合零部件以及救援井尺寸的精度要求，另外，在制动块全部行程范围内，制动推力变化较小，能够稳定地都对提升舱进行制动。
文档编号E21F11/00GK103010894SQ201210498690
公开日2013年4月3日 申请日期2012年11月29日 优先权日2012年11月29日
发明者尹乐龙, 李鹏飞, 王振忠 申请人:三一重工股份有限公司