支柱的自锁及远程解锁装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种支柱的自锁及远程解锁装置，包括支柱内柱和支柱外柱，还包括锁定套、锁定柱和锁球，锁定套套设于支柱内柱及支柱外柱外并可轴向移动及通过限位结构固定，锁定套设有环形锁腔及连通支柱内柱和环形锁腔的锁孔，锁定柱的一端与支柱外柱连接、另一端伸入环形锁腔并设有环槽Ⅰ，支柱内柱的外侧设有环槽Ⅱ，锁球设于环槽Ⅰ中并可通过锁孔进入所述环槽Ⅱ，环槽Ⅰ包括截面为圆弧的顶面和截面为直线的侧面，侧面包括靠近支柱内柱回缩端的回缩接触面及靠近支柱内柱撑顶端的撑顶面，两侧面的截面直线为顶面的截面圆弧两端的切线；本发明实现了支柱撑顶时远程自动锁定并且在救援完成后可以远程解锁，提高救援效率，保障救援人员的人身安全。
【专利说明】支柱的自锁及远程解锁装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种自锁装置，特别涉及一种支柱的自锁及远程解锁装置。
【背景技术】
[0002]近年来，支柱被广泛应用在交通救援、地震救援以及矿山救援中，把重物撑起以便有一个活动的空间或者支护欲垮落的重物起到保护的作用。在支柱撑顶重物后，为了保证安全和支撑不松动，要对支柱进行锁定。在现有的技术中，支柱作用点延长到撑顶目标后的锁定通常是采用螺纹锁定，这种锁定在救援过程中效率低，在支护欲垮塌地方时，螺纹锁定由于用时长，而且不能实现远程自动锁定和远程解锁操作。螺纹锁定既延长救援时间又不能保障救援人员的人身安全。
[0003]因此，有必要研发一种支柱的自锁及远程解锁装置，其具有远程锁定和解锁功能，能在支柱支护时实现远程自动锁定，并且在救援完成后可以远程解锁，以保证救援过程中救援人员的人身安全和提高救援的效率。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种支柱的自锁及远程解锁装置，能在支柱支护时实现远程自动锁定，并且在救援完成后可以远程解锁，以保证救援过程中救援人员的人身安全和提高救援的效率。
[0005]本发明的支柱的自锁及远程解锁装置，包括支柱内柱和支柱外柱，还包括锁定套、锁定柱和锁球，所述锁定套套设于所述支柱内柱及支柱外柱外并可轴向移动及通过限位结构固定，所述锁定套设有环形锁腔及连通所述支柱内柱和环形锁腔的锁孔，所述锁定柱的一端与所述支柱外柱连接、另一端伸入所述环形锁腔并设有环槽I，所述支柱内柱的外侧设有环槽II，所述锁球设于所述环槽I中并可通过所述锁孔进入所述环槽II ;所述环槽I包括截面为圆弧的顶面和截面为直线的侧面，所述侧面包括靠近所述支柱内柱回缩端的回缩接触面及靠近所述支柱内柱撑顶端的撑顶面；两所述侧面的截面直线为所述顶面的截面圆弧两端的切线，两所述切线之间的最大距离大于所述锁孔靠近所述环形锁腔一端的直径，当所述锁球卡合在所述环槽II内并受到所述支柱内柱的回缩作用力而对所述回缩接触面形成挤压时，回缩作用力与所述回缩接触面的法线之间的夹角小于所述锁球的自锁角度。
[0006]进一步，所述锁孔为外大内小的锥形孔，并且其靠近所述支柱内柱一端的直径小于所述锁球的直径。
[0007]进一步，所述环槽II的截面为圆弧，并且所述顶面与环槽II的圆弧半径与所述锁球的半径相同。
[0008]进一步，所述锁定套包括以可拆卸方式连接的锁定外套及锁球固定架，所述锁定外套套在所述支柱外柱外，所述锁球固定架套在所述支柱内柱外，所述锁定外套及锁球固定架间形成所述环形锁腔。[0009]进一步，所述限位结构为设于所述锁定外套与锁定柱之间的沿轴向伸缩的弹簧。
[0010]进一步，所述锁定套与锁定柱之间形成两相邻且由隔离片分隔的解锁室I和解锁室II，所述解锁室II连接有解锁接头，高压流体通过所述解锁接头进入所述解锁室II并促使所述隔离片向所述解锁室I运动，使得所述锁定套轴向移动。
[0011]进一步，所述解锁室II内部两端均设有密封圈。
[0012]进一步，所述解锁室II由所述锁定套、隔离片、锁定柱及固定在所述支柱外柱上的限位环围合而成，并且所述隔离片与所述锁定套一体成型。
[0013]进一步，至少设置两条所述环槽I及两排锁孔，每排所述锁孔均沿所述环形锁腔的周向均匀设置，所述支柱内柱的外侧至少设有九条所述环槽II，相邻两条所述环槽II的间隔与相邻两排所述锁孔的间隔相同。
[0014]进一步，所述锁定柱与支柱外柱之间、所述锁定外套与锁球固定架之间、以及所述解锁室II与解锁接头之间均为螺纹连接。
[0015]本发明的有益效果:本发明的支柱的自锁及远程解锁装置，实现了支柱撑顶时远程自动锁定并且在救援完成后可以远程解锁，保障了救援人员的人身安全；支柱撑顶完毕后自动形成自锁，不用单独操作，解锁不用借助其他工具，提高了救援的效率，为救援争取了宝贵的时间；本装置结构紧凑、轻便小巧，为支柱减轻了重量，便于救援人员携带，进一步提高了救援效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述:
[0017]图1为本发明的自锁状态的结构示意图；
[0018]图2为图1的A-A剖视图；
[0019]图3为本发明的解锁状态的结构示意图；
[0020]图4为本发明的自锁部位局部示意图；
[0021]图5为本发明在自锁时的受力示意图；
[0022]图6为本发明手动解锁时的自锁状态的正面示意图；
[0023]图7是本发明手动解锁时的解锁状态的正面示意图。
【具体实施方式】
[0024]图1为本发明的自锁状态的结构示意图，图3为本发明的解锁状态的结构示意图，如图所示:本实施例的支柱的自锁及远程解锁装置，包括支柱内柱I和支柱外柱2，还包括锁定套、锁定柱4和锁球5，所述锁定套套设于所述支柱内柱I及支柱外柱2外并可轴向移动及通过限位结构固定，所述锁定套设有环形锁腔33及连通所述支柱内柱I和环形锁腔33的锁孔34，所述锁定柱4的一端与所述支柱外柱2连接、另一端伸入所述环形锁腔33并设有环槽I 41，所述支柱内柱I的外侧设有环槽II 11，所述锁球5设于所述环槽I 41中并可通过所述锁孔34进入所述环槽II 11 ;所述环槽I 41包括截面为圆弧的顶面41a和截面为直线的侧面，所述侧面包括靠近所述支柱内柱I回缩端的回缩接触面41b及靠近所述支柱内柱I撑顶端的撑顶面41c ;两所述侧面的截面直线为所述顶面41a的截面圆弧两端的切线，两所述切线之间的最大距离大于所述锁孔34靠近所述环形锁腔33 —端的直径，当所述锁球5卡合在所述环槽II 11内并受到所述支柱内柱I的回缩作用力而对所述回缩接触面41b形成挤压时，回缩作用力与所述回缩接触面41b的法线之间的夹角小于所述锁球5的自锁角度；支柱由支柱内柱I和支柱外柱2组成，其中支柱内柱I套在支柱外柱2中并可轴向移动以完成撑顶(即向图1中左侧运动)和回缩(即向图1中右侧运动)；锁球5优选为高强度的钢珠；自锁是指阻止支柱内柱I的回缩但并不影响其撑顶，解锁则指支柱内柱I可自由回缩。
[0025]自锁状态与解锁状态的切换是通过锁定套的轴向移动来完成的，自锁状态时，锁定套与锁定柱4之间有限位结构，因锁定柱4固定在支柱外柱2上，通过限位结构限位锁定套，起到压紧锁球5的目的，支柱内柱I外侧的环槽II 11，其半径与锁球5的半径一致，当处在图1位置时，锁定套在限位结构的作用下把锁球5压入环槽II 11内，当支柱内柱I回缩时，环槽II 11推动锁球5向外移动,受力状况如图5所示，由于推力F方向与回缩接触面41b的法线之间的夹角C小于自锁角度，故锁球5不能移动，支柱内柱I也不能回缩，形成自锁；同理，当支柱内柱I撑顶时，由于推力方向与回缩接触面41b的法线之间的夹角(图中未示出)大于自锁角度，锁球5向环槽I 41内移动，并脱离支柱内柱I运动的轨迹，由此可见支柱内柱I在锁紧的位置能自由伸展但不能回缩，所以支柱在撑顶过程中完成自动锁定；解锁状态时，锁定套轴向移动带动锁球5移动，锁球5脱离锁定柱4的回缩接触面41b，由于支柱内柱I对锁球5径向的作用，使锁球5向外运动，脱离支柱内柱I的运动轨迹，最终实现解锁；环槽I 41的形状直接影响本装置的自锁和解锁功能，如图4所示，环槽I 41的截面由三条线组成，分别是一段圆弧及其两端切线，环槽I 41的深度为当锁球5进入槽内能保证锁球5脱离支柱内柱I运动的轨迹；角度A应能满足回缩接触面41b与相邻的撑顶面41c之间有足够的厚度，保证自锁时，环槽I 41能承受锁球5的压力；角度B关系到本装置能否顺利地自锁和解锁的关键所在，夹角A与夹角E互为余角，夹角B和图5中的夹角D互为余角并决定着夹角C的大小，夹角C必须小于自锁角度；自锁角度的实际值受锁球5大小及与锁球5接触而形成的静摩擦力有关，本领域技术人员可根据理论计算方法计算出其数值范围。
[0026]本实施例中，所述锁孔34为外大内小的锥形孔，并且其靠近所述支柱内柱I 一端的直径小于所述锁球5的直径；此处，外是指锁孔34靠近环形锁腔33的一侧，内是指锁孔34靠近支柱内柱I的一侧；锥形孔与锁球5形状适配度高，可有效承托锁球5，增强自锁效应，并防止取出支柱内柱I时锁球5掉落。
[0027]本实施例中，所述环槽II 11的截面为圆弧，并且所述顶面41a与环槽II 11的圆弧半径与所述锁球5的半径相同；环槽II 11的截面圆弧弧长与锁球5伸出锁孔34部分的弧长一致，以形成有效自锁。
[0028]本实施例中，所述锁定套包括以可拆卸方式连接的锁定外套31及锁球固定架32，所述锁定外套31套在所述支柱外柱2外，所述锁球固定架32套在所述支柱内柱I外，所述锁定外套31及锁球固定架32间形成所述环形锁腔33 ;由于锁球5所受的压力较大，容易磨损、变形而导致自锁失效，锁定套为组合部件，便于安装和拆卸，以及时更换锁球5或其它部件。
[0029]本实施例中，所述限位结构为设于所述锁定外套31与锁定柱4之间的沿轴向伸缩的弹簧6 ;弹簧6为压簧；锁定外套31与锁定柱4之间形成弹簧安装槽61 ;利用弹簧6的弹性来定位锁定套，并压紧锁球5。
[0030]本实施例中，所述锁定套与锁定柱4之间形成两相邻且由隔离片35分隔的解锁室
I71和解锁室II 72，所述解锁室II 72连接有解锁接头8，高压流体通过所述解锁接头8进入所述解锁室II 72并促使所述隔离片35向所述解锁室I 71运动，使得所述锁定套轴向移动；高压流体特指高压气体或高压液体；解锁室I 71和解锁室II 72的总体积一定，但是锁定套移动时将带动隔离片35移动，从而使解锁室I 71和解锁室II 72的体积随之变化，反之亦然；当然，本装置也可以简化成如图6和图7的手动解锁结构，即通过人力手动克服限位结构的阻力移动锁定套。
[0031]本实施例中，所述解锁室II 72内部两端均设有密封圈91 ;由于锁定套可移动，为保证解锁室II 72的密封性以顺利完成解锁，在解锁室II 72两端设密封圈91，两密封圈91所围成的腔体即解锁接头8所排出流体的容纳腔，该腔体体积的增大可达到远程控制锁定套的移动。
[0032]本实施例中，所述解锁室II 72由所述锁定套、隔离片35、锁定柱4及固定在所述支柱外柱2上的限位环92围合而成，并且所述隔离片35与所述锁定套一体成型；限位环92用于限定一侧密封圈91的位置，另一侧密封圈91则由隔离片35进行限位；限位环92通过螺钉进行固定；隔离片35与锁定套一体成型，由锁定套内凹形成，以增强隔离片35的强度，便于加工制造。
[0033]本实施例中，设置两条所述环槽I 41及两排锁孔34，每排所述锁孔34均沿所述环形锁腔33的周向均匀设置，所述支柱内柱I的外侧设有九条所述环槽II 11，相邻两条所述环槽II 11的间隔与相邻两排所述锁孔34的间隔相同；环槽I 41、锁孔34与环槽II 11的配合能够实现对支柱的连续锁定；当然，这些部件的具体数量可根据实际情况选定。
[0034]本实施例中，所述锁定柱4与支柱外柱2之间、所述锁定外套31与锁球固定架32之间、以及所述解锁室II 72与解锁接头8之间均为螺纹连接；通过设置螺纹副实现可拆卸连接，其制造简单，连接可靠、使用方便、通用性好。
[0035]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种支柱的自锁及远程解锁装置，包括支柱内柱和支柱外柱，其特征在于:还包括锁定套、锁定柱和锁球，所述锁定套套设于所述支柱内柱及支柱外柱外并可轴向移动及通过限位结构固定，所述锁定套设有环形锁腔及连通所述支柱内柱和环形锁腔的锁孔，所述锁定柱的一端与所述支柱外柱连接、另一端伸入所述环形锁腔并设有环槽I，所述支柱内柱的外侧设有环槽II，所述锁球设于所述环槽I中并可通过所述锁孔进入所述环槽II ;所述环槽I包括截面为圆弧的顶面和截面为直线的侧面，所述侧面包括靠近所述支柱内柱回缩端的回缩接触面及靠近所述支柱内柱撑顶端的撑顶面；两所述侧面的截面直线为所述顶面的截面圆弧两端的切线，两所述切线之间的最大距离大于所述锁孔靠近所述环形锁腔一端的直径，当所述锁球卡合在所述环槽II内并受到所述支柱内柱的回缩作用力而对所述回缩接触面形成挤压时，回缩作用力与所述回缩接触面的法线之间的夹角小于所述锁球的自锁角度。
2.根据权利要求1所述的支柱的自锁及远程解锁装置，其特征在于:所述锁孔为外大内小的锥形孔，并且其靠近所述支柱内柱一端的直径小于所述锁球的直径。
3.根据权利要求2所述的支柱的自锁及远程解锁装置，其特征在于:所述环槽II的截面为圆弧，并且所述顶面与环槽II的圆弧半径与所述锁球的半径相同。
4.根据权利要求3所述的支柱的自锁及远程解锁装置，其特征在于:所述锁定套包括以可拆卸方式连接的锁定外套及锁球固定架，所述锁定外套套在所述支柱外柱外，所述锁球固定架套在所述支柱内柱外，所述锁定外套及锁球固定架间形成所述环形锁腔。
5.根据权利要求4所述的支柱的自锁及远程解锁装置，其特征在于:所述限位结构为设于所述锁定外套与锁定柱之间的沿轴向伸缩的弹簧。
6.根据权利要求5所述的支柱的自锁及远程解锁装置，其特征在于:所述锁定套与锁定柱之间形成两相邻且由隔离片分隔的解锁室I和解锁室II，所述解锁室II连接有解锁接头，高压流体通过所述解锁接头进入所述解锁室II并促使所述隔离片向所述解锁室I运动，使得所述锁定套轴向移动。
7.根据权利要求6所述的支柱的自锁及远程解锁装置，其特征在于:所述解锁室II内部两端均设有密封圈。
8.根据权利要求7所述的支柱的自锁及远程解锁装置，其特征在于:所述解锁室II由所述锁定套、隔离片、锁定柱及固定在所述支柱外柱上的限位环围合而成，并且所述隔离片与所述锁定套一体成型。
9.根据权利要求8所述的支柱的自锁及远程解锁装置，其特征在于:至少设置两条所述环槽I及两排锁孔，每排所述锁孔均沿所述环形锁腔的周向均匀设置，所述支柱内柱的外侧至少设有九条所述环槽II，相邻两条所述环槽II的间隔与相邻两排所述锁孔的间隔相同。
10.根据权利要求9所述的支柱的自锁及远程解锁装置，其特征在于:所述锁定柱与支柱外柱之间、所述锁定外套与锁球固定架之间、以及所述解锁室II与解锁接头之间均为螺纹连接。
【文档编号】B66F17/00GK103818842SQ201410074774
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年3月3日 优先权日:2014年3月3日
【发明者】朱先国, 王印军, 张广勋, 刘林, 葛亮, 温学雷, 井婷婷, 蒋德献, 陈阳国, 贾海军, 陈波 申请人:中煤科工集团重庆研究院有限公司