ПОДЪЁМНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЕРТИКАЛЬНОГО ШАХТНОГО СТВОЛА, ПОДЪЁМНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ВЕРТИКАЛЬНОГО ШАХТНОГО СТВОЛА И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ
LIFTING APPARATUS FOR A VERTICAL MINE SHAFT, LIFTING SYSTEM FOR A VERTICAL MINE SHAFT AND METHOD FOR CONTROLLING

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к области подъемника вертикального шахтного ствола и, в частности, к подъемному устройству для вертикального шахтного ствола, подъемной системе для вертикального шахтного ствола и способу управления.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В существующих многоканатных подъемных системах для вертикальных стволов из-за высокой нагрузки и высокой скорости подъемного оборудования в процессе высокоскоростной намотки подъемного стального проволочного каната в нижней части трансмиссионного каната подъемной системы будет происходить статическое смещение, что приводит к циклическому колебанию натяжения направляющего колеса и негативно сказывается на сроке службы приводного каната подъемной системы. В настоящее время в многоканатных подъемных системах для вертикальных стволов, используемых в сверхглубоких скважинах, очень редко используется регулирующая система, способная гарантировать постоянное натяжение подъемных канатов.
В связи с этим с учетом вышеописанной существующей технологии перед специалистами в данной области техники стоит задача разработать систему регулирования натяжения, имеющую простую конструкцию, самонастраивающуюся регулировку, высокую чувствительность регулирования и высокую эффективность.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Для решения вышеописанных технических проблем настоящее изобретение раскрывает подъемное устройство для вертикального шахтного ствола, подъемную систему для вертикального шахтного ствола и способ управления, которые решают проблему существующих подъемных систем, связанную с возникновением статического смещения в нижней части трансмиссионного каната, что вызывает циклическое колебание натяжения направляющего колеса.
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения раскрыто подъемное устройство для вертикального шахтного ствола, содержащее: приводное устройство, установленное на устье скважины; направляющее устройство, установленное в вертикальном стволе, причем положение направляющего устройства соответствует положению приводного устройства; трансмиссионный канат, обвивающий приводное устройство и направляющее устройств, приводное устройство соединено с направляющим устройством посредством трансмиссионного каната с возможностью приведения в движение; и устройство регулирования натяжения, установленное в вертикальном стволе, причем направляющее устройство установлено на устройстве регулирования натяжения с возможностью перемещения, а устройство регулирования натяжения предназначено для регулирования расстояния между приводным устройством и направляющим устройством, и устройство регулирования натяжения регулирует натяжение трансмиссионного каната путем регулирования расстояния между приводным устройством и направляющим устройством.
Дополнительно устройство регулирования натяжения содержит гидравлическое устройство, гидравлическое устройство содержит гидравлический цилиндр и поршневой шток, взаимодействующий с гидравлическим цилиндром, гидравлический цилиндр гидравлического устройства жестко установлен в вертикальном стволе, и свободный конец поршневого штока гидравлического устройства жестко соединен с направляющим устройством.
Дополнительно имеется два гидравлических устройства, и два гидравлических устройства установлены напротив друг друга на двух концах направляющего устройства.
Дополнительно, гидравлические цилиндры двух гидравлических устройств сообщаются друг с другом через маслопровод.
Дополнительно, приводное устройство содержит: подъемный барабан, установленный над устьем скважины, причем часть трансмиссионного каната намотана вокруг подъемного барабана; и электродвигатель, соединенный с подъемным барабаном с возможностью приведения в движение.
Дополнительно, направляющее устройство содержит: посадочное гнездо подшипника, установленное на устройстве регулирования натяжения; ось направляющего колеса, установленную в посадочном гнезде подшипника с возможностью вращения; и направляющее колесо, установленное на оси направляющего колеса, причем часть трансмиссионного каната намотана вокруг направляющего колеса.
Дополнительно, два гидравлических устройства соответственно установлены на двух концах оси направляющего колеса, и свободный конец поршневого штока жестко соединен с посадочным гнездом подшипника.
Дополнительно, трансмиссионный канат содержит: подъемный стальной проволочный канат, обвивающий приводное устройство, причем подъемный стальной проволочный канат имеет первый конец и второй конец, первый конец подъемного стального проволочного каната жестко соединен с уравновешивающим контейнером, а второй конец подъемного стального проволочного каната жестко соединен с подъемным контейнером; и хвостовой канат, обвивающий направляющее устройство, причем хвостовой канат имеет первый конец и второй конец, первый конец хвостового каната жестко соединен с уравновешивающим контейнером, а второй конец хвостового каната жестко соединен с подъемным контейнером, и подъемный стальной проволочный канат, хвостовой канат, уравновешивающий контейнер и подъемный контейнер соединены друг с другом, образуя кольцевую трансмиссионную конструкцию.
Дополнительно, имеется множество трансмиссионных канатов, множество трансмиссионных канатов обвивают приводное устройство и направляющее устройство, и множество трансмиссионных канатов расположены на расстоянии друг от друга.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения раскрыта подъемная система для вертикального шахтного ствола, содержащая: вышеописанное подъемное устройство для вертикального шахтного ствола; устройство обнаружения, выполненное с возможностью получения фактического значения натяжения трансмиссионного каната; и устройство управления, соединенное с устройством регулирования натяжения и устройством обнаружения и выполненное с возможностью управления устройством регулирования натяжения.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения раскрыт способ управления вышеописанной подъемной системой для вертикального шахтного ствола. содержащий следующие этапы: этап S10: на котором получают фактическое значение F1 натяжения трансмиссионного каната и получают заданное значение F0 натяжения; и этап S20: на котором управляют устройством регулирования натяжения для регулирования расстояния между приводным устройством и направляющим устройством в соответствии с фактическим значением F1 натяжения и заданным значением F0 натяжения.
Дополнительно, этап S20 содержит следующие этапы: этап S21: на котором, если F1 > F0, управляют устройством регулирования натяжения для уменьшения расстояние между приводным устройством и направляющим устройством для уменьшения натяжения трансмиссионного каната; и этап S22: на котором, если F1 < F0, управляют устройством регулирования натяжения для увеличения расстояния между приводным устройством и направляющим устройством для увеличения натяжения трансмиссионного каната.
Дополнительно, этап S20 также содержит следующий этап: этап S23: на котором, если фактическое значение F1 натяжения равно заданному значению F0 натяжения, поддерживают неизменным расстояние между приводным устройством и направляющим устройством с помощью устройства регулирования натяжения.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения раскрыта подъемная система для вертикального шахтного ствола, содержащая: вышеописанное подъемное устройство для вертикального шахтного ствола; устройство обнаружения давления, установленное в гидравлическом цилиндре гидравлического устройства и выполненное с возможностью получения фактического значения P1 давления в гидравлическом цилиндре; и устройство управления, соединенное с гидравлическим устройством и устройством обнаружения давления и выполненное с возможностью управления гидравлическим устройством.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения раскрыт способ управления вышеописанной подъемной системой для вертикального шахтного ствола, содержащий следующие этапы: этап S10: на котором получают фактическое значение P1 давления в гидравлическом цилиндре и получают заданное значение P0 давления; и этап S20: на котором управляют гидравлическим устройством для регулирования расстояния между приводным устройством и направляющим устройством в соответствии с фактическим значением P1 давления и заданным значением P0 давления.
Дополнительно, этап S20 содержит следующие этапы: этап S21: на котором, если P1 > P0, управляют гидравлическим устройством для уменьшения расстояния между приводным устройством и направляющим устройством для уменьшения натяжения трансмиссионного каната; и этап S22: на котором, если P1 < P0, управляют гидравлическим устройством для увеличения расстояния между приводным устройством и направляющим устройством для увеличения натяжения трансмиссионного каната.
Дополнительно, этап S20 также содержит следующий этап: этап S23: на котором, если фактическое значение P1 давления равно заданному значению P0 давления, поддерживают расстояние между приводным устройством и направляющим устройством неизменным с помощью гидравлического устройства.
В настоящем изобретении за счет размещения направляющего устройства на устройстве регулирования натяжения можно регулировать расстояние между приводным устройством и направляющим устройством с использованием устройства регулирования натяжения и можно регулировать натяжение трансмиссионного каната путем регулирования расстояния между приводным устройством и направляющим устройством для эффективного выполнения регулирования натяжения трансмиссионного каната в реальном времени до постоянного значения в течение всего процесса подъема, в результате чего уменьшается колебание натяжения, возникающее во время работы подъемной системы, и повышается безопасность подъемной системы.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 представляет схематическое изображение конструкции подъемного устройства для вертикального шахтного ствола в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 2 представляет вид сбоку схематического изображения конструкции подъемного устройства для вертикального шахтного ствола в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 3 представляет собой схему принципа работы подъемной системы для вертикального шахтного ствола в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 4 представляет схему принципа работы подъемной системы для вертикального шахтного ствола в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.
На чертежах: 10 - приводное устройство; 11 - подъемный барабан; 12 - электродвигатель; 20 - направляющее устройство; 21 - посадочное гнездо подшипника; 22 - ось направляющего колеса; 23 - направляющее колесо; 30, трансмиссионный канат; 31 - подъемный стальной проволочный канат; 3 - хвостовой канат; 40 - гидравлическое устройство; 41 - гидравлический цилиндр; 42 - поршневой шток; 43 - маслопровод; 51 - уравновешивающий контейнер; и 52 - подъемный контейнер.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Настоящее изобретение будет далее описано ниже со ссылкой на варианты осуществления, но не ограничивается содержанием описания.
Настоящее изобретение раскрывает подъемное устройство для вертикального шахтного ствола, содержащее: приводное устройство 10, направляющее устройство 20, трансмиссионный канат 30 и устройство регулирования натяжения. Приводное устройство 10 установлено на устье скважины. Направляющее устройство 20 установлено в вертикальном стволе, и положение направляющего устройства 20 соответствует положению приводного устройства 10. Трансмиссионный канат 30 обвивает приводное устройство 10 и направляющее устройство 20, и приводное устройство 10 соединено с направляющим устройством 20 посредством трансмиссионного каната 30 с возможностью приведения в движение. Устройство регулирования натяжения установлено в вертикальном стволе, и направляющее устройство 20 установлено на устройстве регулирования натяжения с возможностью перемещения. Устройство регулирования натяжения используется для регулирования расстояния между приводным устройством 10 и направляющим устройством 20 и регулирует натяжение трансмиссионного каната 30 путем регулирования расстояния между приводным устройством 10 и направляющим устройством 20.
В настоящем изобретении за счет размещения направляющего устройства 20 на устройстве регулирования натяжения можно регулировать расстояние между приводным устройством 10 и направляющим устройством 20 с использованием устройства регулирования натяжения и можно регулировать натяжение трансмиссионного каната 30 за счет регулирования расстояния между приводным устройством 10 и направляющим устройством 20 для эффективного выполнения регулирования натяжения трансмиссионного каната 30 в реальном времени до постоянного значения в течение всего процесса подъема, в результате чего уменьшается колебание натяжения, возникающее во время работы подъемной системы, и повышается безопасность подъемной системы.
В вышеописанном варианте осуществления устройство регулирования натяжения содержит гидравлическое устройство 40. Гидравлическое устройство 40 содержит гидравлический цилиндр 41 и поршневой шток 42, взаимодействующий с гидравлическим цилиндром 41. Гидравлический цилиндр 41 гидравлического устройства 40 жестко установлен в вертикальном стволе. Свободный конец поршневого штока 42 гидравлического устройства 40 жестко соединен с направляющим устройством 20. В процессе подъема по мере увеличения высоты подъема статическое смещение в нижней части подъемного устройства постоянно изменяется, и натяжение также постоянно изменяется. Гидравлическое устройство 40 регулирует расстояние между приводным устройством 10 и направляющим устройством 20 для синхронного регулирования натяжения трансмиссионного каната 30 и поддержания постоянного натяжения трансмиссионного каната 30, в результате чего уменьшается колебание натяжения, возникающее во время работы подъемной системы, и повышается безопасность подъемной системы.
В вышеописанном варианте осуществления имеется два гидравлических устройства 40, и эти два гидравлических устройства 40 установлены напротив друг друга на двух концах направляющего устройства 20. За счет установки гидравлических устройств 40 на двух концах направляющего устройства 20 соответственно направляющее устройство 20 становится более устойчивым, что повышает устойчивость подъемного устройства.
В вышеописанном варианте осуществления гидравлические цилиндры 41 двух гидравлических устройств 40 сообщается друг с другом через маслопровод 43. За счет установки маслопровода 43 для обеспечения сообщения двух гидравлических цилиндров 41 давление в двух гидравлических цилиндрах 41 изменяется синхронно, так что процесс регулирования направляющего устройства 20 становится более плавным.
В вышеописанном варианте осуществления приводное устройство 10 содержит подъемный барабан 11 и электродвигатель 12. Подъемный барабан 11 установлен над устьем скважины, и часть трансмиссионного каната 30 намотана вокруг подъемного барабана 11. Электродвигатель 12 соединен с подъемным барабаном 11 с возможностью приведения в движение.
В вышеописанном варианте осуществления направляющее устройство 20 содержит: гнездо 21 подшипника, ось 22 направляющего колеса и направляющее колесо 23. Посадочное гнездо 21 подшипника установлено на устройстве регулирования натяжения. Ось 22 направляющего колеса установлена в гнезде 21 подшипника с возможностью вращения. Направляющее колесо 23 установлено на оси 22 направляющего колеса, и часть трансмиссионного каната 30 обвивает направляющее колесо 23. В конкретном варианте осуществления два гидравлических устройства 40 установлены на двух концах оси 22 направляющего колеса, и свободный конец поршневого штока 42 жестко соединен с посадочным гнездом 21 подшипника. За счет установки поршневых штоков 42 гидравлических устройств 40 на двух концах оси 22 направляющего колеса соответственно можно плавно управлять процессом регулирования при регулировании натяжения трансмиссионного каната 30, что повышает устойчивость подъемного устройства.
Бесштоковые камеры двух гидравлических цилиндров 41, установленных на двух концах оси 22 направляющего колеса, соединены маслопроводом 43. Два гидравлических цилиндра 41 управляются за счет синхронной передачи давления масла. Под действием давления масла поршневые штоки 42 двух гидравлических цилиндров 41 перемещаются в вертикальном направлении для осуществления регулирования натяжения трансмиссионного каната 30 и поддержания его постоянным.
В вышеописанном варианте осуществления трансмиссионный канат 30 содержит подъемный стальной проволочный канат 31 и хвостовой канат 32. Подъемный стальной проволочный канат 31 имеет первый конец и второй конец. Подъемный стальной проволочный канат 31 намотан вокруг приводного устройства 10. Первый конец подъемного стального проволочного каната 31 жестко соединен с уравновешивающим контейнером 51, а второй конец подъемного стального проволочного каната 31 жестко соединен с подъемным контейнером 52. Хвостовой канат 32 имеет первый конец и второй конец. Хвостовой канат 32 намотан вокруг направляющего устройства 20. Первый конец хвостового каната 32 жестко соединен с уравновешивающим контейнером 51, а второй конец хвостового каната 32 жестко соединен с подъемным контейнером 52. Подъемный стальной проволочный канат 31, хвостовой канат 32, уравновешивающий контейнер 51 и подъемный контейнер 52 соединены друг с другом, образуя кольцевую приводную. конструкцию. За счет обеспечения уравновешивающего контейнера 51 и подъемного контейнера 52 разница в весе между двумя сторонами трансмиссионного каната 30 может быть уменьшена путем изменения веса уравновешивающего контейнера 51 или подъемного контейнера 52, что уменьшает переменное напряжение приводного устройства и повышает эффективность передачи.
В вышеописанном варианте осуществления имеется множество трансмиссионных канатов 30, множество трансмиссионных канатов 30 обвивают приводное устройство 10 и направляющее устройства 20, и множество трансмиссионных канатов 30 расположены на расстоянии друг от друга. Таким образом, подъемное устройство становится более устойчивым и надежным.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения также раскрыта подъемная система для вертикального шахтного ствола, содержащая: вышеописанное подъемное устройство для вертикального шахтного ствола, устройство обнаружения и устройство управления. Устройство обнаружения установлено на устройстве регулирования натяжения и выполнено с возможностью получения фактического значения натяжения трансмиссионного каната 30. Устройство управления соединено с устройством регулирования натяжения, устройство управления также соединено с устройством обнаружения, и устройство управления выполнено с возможностью управления устройством регулирования натяжения.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения также раскрыт способ управления вышеописанной подъемной системой для вертикального шахтного ствола, содержащий следующие этапы:
этап S10: на котором получают фактическое значение F1 натяжения трансмиссионного каната 30 и получают заданное значение F0 натяжения; и
этап S20: на котором управляют устройством регулирования натяжения для регулирования расстояния между приводным устройством 10 и направляющим устройством 20 в соответствии с фактическим значением F1 натяжения и заданным значением F0 натяжения.
В вышеописанном варианте осуществления этап S20 содержит следующие этапы:
этап S21: на котором, если F1 > F0, управляют устройством регулирования натяжения для уменьшения расстояния между приводным устройством 10 и направляющим устройством 20 для уменьшения натяжения трансмиссионного каната 30; и
этап S22: на котором, если F1 < F0, управляют устройством регулирования натяжения для увеличения расстояния между приводным устройством 10 и направляющим устройством 20 для увеличения натяжения трансмиссионного каната 30.
В вышеописанном варианте осуществления этап S20 также содержит следующий этап:
этап S23: на котором, если фактическое значение F1 натяжения равно заданному значению F0 натяжения, удерживают расстояние между приводным устройством 10 и направляющим устройством 20 неизменным с помощью устройства регулирования натяжения.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения также раскрыта подъемная система для вертикального шахтного ствола, содержащая: вышеописанное подъемное устройство для вертикального шахтного ствола, устройство обнаружения давления и устройство управления. Устройство регулирования натяжения содержит гидравлическое устройство 40. Устройство обнаружения давления установлено в гидравлическом цилиндре 41 гидравлического устройства 40 и выполнено с возможностью получения фактического значения P1 давления в гидравлическом цилиндре 41. Устройство управления соединено с гидравлическим устройством 40, устройство управления также соединено с устройством обнаружения давления, и устройство управления выполнено с возможностью управления гидравлическим устройством 40.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения также раскрыт способ управления вышеописанной подъемной системой для вертикального шахтного ствола, содержащий следующие этапы:
этап S10: на котором получают фактическое значение P1 давления в гидравлическом цилиндре 41 и получают заданное значение P0 давления; и
этап S20: на котором управляют гидравлическим устройством 40 для регулирования расстояния между приводным устройством 10 и направляющим устройством 20 в соответствии с фактическим значением P1 давления и заданным значением P0 давления.
В вышеописанном варианте осуществления этап S20 содержит следующие этапы:
этап S21: на котором, если P1 > P0, управляют гидравлическим устройством 40 для уменьшения расстояния между приводным устройством 10 и направляющим устройством 20 для уменьшения натяжения трансмиссионного каната 30; и
этап S22: на котором, если P1 < P0, управляют гидравлическим устройством 40 для увеличения расстояния между приводным устройством 10 и направляющим устройством 20 для увеличения натяжения трансмиссионного каната 30.
В вышеописанном варианте осуществления этап S20 также содержит следующий этап:
этап S23: на котором, если фактическое значение P1 давления равно заданному значению P0 давления, удерживают расстояние между приводным устройством 10 и направляющим устройством 20 неизменным с помощью гидравлического устройства 40.
Благодаря применению вышеописанных технических решений настоящее изобретение имеет следующие преимущества:
(1)  Настоящее изобретение имеет простую, удобную в установке и очень практичную конструкцию.
(2)  Оно позволяет регулировать значение натяжения трансмиссионного каната в реальном времени путем перемещения поршневого штока гидравлического цилиндра за счет управления давлением масла.
Очевидно, что вышеописанные варианты осуществления настоящего изобретения являются лишь примерами для наглядной иллюстрации настоящего изобретения и не предназначены для ограничения вариантов осуществления настоящего изобретения. Специалистами в данной области техники могут быть внесены изменения или модификации в различных формах на основе приведенного выше описания. В настоящем документе не представляется возможным привести исчерпывающий список всех вариантов осуществления. Любые очевидные изменения или модификации, полученные на основе технических решений в соответствии с настоящим изобретением, также будут находиться в пределах объема настоящего изобретения.