ШАХТНАЯ ПОДЪЕМНАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к горнодобывающим отраслям промышленности и может быть использована при проектировании шахтных вертикальных канатных подъемных установок на вновь строящихся шахтах и рудниках, а также при их реконструкции.
Известна шахтная подъемная установка, содержащая двухбарабанный привод с двумя перекинутыми через копровые направляющие шкивы головными канатами, присоединенными к подъемному сосуду, а также систему разгрузки головных канатов, состоящую из дополнительного (уравнительного) шкива с разгружающим канатом, соединяющим сверху подъемный сосуд с противовесом, при этом к донной части подъемного сосуда и противовеса подвешен соединяющий их хвостовой уравновешивающий канат [1].
Противовес указанной подъемной установки создает в подвесном устройстве подъемного сосуда постоянные по величине разгружающие усилия, направленные вверх, обеспечивая уменьшение тягового усилия в головных канатах и решая в определенных пределах проблему увеличения грузоподъемности и высоты подъема для установок с барабанным приводом. Однако данная подъемная установка имеет следующие недостатки.
1. Порожний подъемный сосуд движется сверху вниз под действием собственного веса, преодолевая силы трения и инерции подъемной системы, а также силу натяжения разгружающих канатов, равную весу противовеса. Поэтому вес противовеса должен составлять не более 75% веса подъемного сосуда. Оптимальным для подъемных установок считают вес противовеса, равный весу подъемного сосуда и половине его грузоподъемности (веса полезного груза, размещаемого в сосуде). В этом случае электропривод загружен одинаково, как при подъеме груженого сосуда, так и при спуске порожнего. Уменьшение примерно в два раза веса противовеса и соответствующее увеличение статического сопротивления подъемной системы при подъеме груженого сосуда требует существенного увеличения мощности подъемного двигателя, которая не используется при спуске порожнего сосуда.
2. При подвеске сосуда на одном головном (тяговом) и одном разгружающем канатах возникают практически непреодолимые проблемы с распределением нагрузок между указанными канатами из-за существенной разницы их натяжений.
3. При обрыве головного каната груженый сосуд будет перемещаться вниз (падать), поднимая вверх противовес посредством разгружающего каната, перекинутого через уравнительный шкив. Следовательно, при использовании такой установки для людского или грузолюдского подъема, наряду с разгружающими канатами, необходимы также и тормозные канаты с шахтными парашютными устройствами.
Наиболее близкой по технической сущности к данной полезной модели является шахтная подъемная установка, содержащая двухбарабанный привод с двумя перекинутыми через копровые направляющие шкивы головными канатами, один из которых соединен с подъемным сосудом (скипом или клетью), а другой - с противовесом, при этом к донной части подъемного сосуда и противовеса подвешен соединяющий их хвостовой уравновешивающий канат [2]. Данная подъемная установка взята в качестве прототипа.
Шахтная подъемная установка указанного типа используется в горной практике как вспомогательная односкиповая для выдачи сопутствующей горной породы на поверхность, а также в качестве одноклетевого людского и грузолюдского шахтного подъема. Барабанный привод таких установок обеспечивает надежную без опасности проскальзывания передачу тягового усилия канатами и высокую эксплуатационную надежность. Основным недостатком данной установки являются ограниченные тяговая способность барабанного привода и канатоемкость поверхности барабанов подъемных машин, что не позволяет ее использовать при большой грузоподъемности сосудов, а также при большой глубине шахтных стволов (высоте подъема). Кроме того, одноклетевые людские и грузолюдские установки с противовесом обязательно оборудуются сложной парашютной системой для улавливания клетей при обрыве головного каната, тормозные канаты которой при срабатывании парашютов, как правило, должны заменяться.
Задачей полезной модели является увеличение грузоподъемности и высоты подъема грузов шахтной подъемной установкой с барабанным приводом при сохранении минимальной мощности подъемного двигателя и обеспечении безопасности при обрыве головного тягового каната.
Это достигается тем, что шахтная подъемная установка, содержащая двухбарабанный привод с двумя перекинутыми через копровые направляющие шкивы головными канатами, один из которых соединен с подъемным сосудом, а другой - с противовесом, при этом к донной части подъемного сосуда и противовеса подвешен соединяющий их хвостовой уравновешивающий канат, снабжена подпружиненной несущей рамой, на которой жестко закреплены два уравнительных шкива с разгружающими канатами, соединяющими сверху подъемный сосуд с противовесом, причем уравнительные шкивы имеют тормозные устройства. Кроме того, шахтная одноканатная подъемная установка снабжена дополнительно опорной рамой тормозных устройств, жестко закрепленной на копре.
На фиг.1 дана принципиальная схема шахтной подъемной установки, на фиг.2 показано размещение подпружиненной несущей рамы, а также опорной рамы тормозных устройств и демпфирующей опорной рамы на шахтном копре, на фиг.3 - размещение направляющих шкивов на подшкивной площадке шахтного копра.
Шахтная подъемная установка включает двухбарабанный привод 1 с двумя перекинутыми через копровые направляющие шкивы 2 головными канатами 3, один из которых соединен с подъемным сосудом 4, а другой - с противовесом 5, при этом к донной части подъемного сосуда и противовеса подвешен соединяющий их хвостовой уравновешивающий канат 6, подпружиненную несущую раму 7 с пружинами 8, на которой жестко закреплены два уравнительных шкива 9 с разгружающими канатами 10, соединяющими сверху подъемный сосуд 4 с противовесом 5, причем уравнительные шкивы 9 имеют тормозные устройства 11, а разгружающие канаты 10 присоединены к подъемному сосуду 4 и противовесу 5 посредством балансирных подвесных устройств 12 (см. фиг.1). При этом подпружиненная несущая рама 7 с закрепленными на ней уравнительными шкивами установлена на копре 13 (см. фиг.2), а именно на демпфирующей опорной раме 14, ниже которой размещена опорная рама 75 тормозных устройств 77, причем рамы 14 и 75 жестко закреплены на копре. Два направляющих шкива 2, размещены на основной подшкивной площадке 16 шахтного копра 13 (см. фиг.3).
Шахтная подъемная установка работает следующим образом.
При включении двухбарабанного привода 1 головной канат 3, присоединенный к загруженному в шахте (груженому) подъемному сосуду 4, навивается на поверхность одного из барабанов. Создаваемое путем навивки каната на барабан тяговое усилие передается груженому подъемному сосуду, который этим тяговым усилием приводится в движение снизу вверх. Одновременно второй головной канат 3, присоединенный к противовесу 5, свивается с поверхности другого барабана за счет тягового усилия, создаваемого силой веса движущегося сверху вниз противовеса 5. Оптимальным считают вес противовеса, равный собственному весу подъемного сосуда и половине веса полезного груза, размещаемого в сосуде. В этом случае разность статических натяжений головных канатов будет одинаковой, как при подъеме груженого сосуда (спуске противовеса), так и при спуске порожнего сосуда (подъеме противовеса), и равной половине веса поднимаемого полезного груза, а мощность привода - минимальной. При глубине шахт (высоте подъема) более 600 м для компенсации в приводе нагрузки, обусловленной собственным весом головного каната, используют хвостовой уравновешивающий канат 6.
В процессе работы подъемной установки разгружающие канаты 10 постоянно находятся в натянутом состоянии, передавая подъемному сосуду 4 и противовесу 5 разгружающие усилия, направленные вверх, уменьшая тяговые усилия в головных канатах. Равномерное распределение нагрузки на разгружающие канаты в процессе эксплуатации обеспечивается балансирными подвесными устройствами 12. Величина разгружающего усилия при подъеме груженого сосуда равна весу опускающегося вниз противовеса, а при подъеме противовеса - собственному весу опускающегося вниз порожнего сосуда. При оптимальном весе противовеса, равном собственному весу подъемного сосуда и половине веса поднимаемого полезного груза, расчетная концевая нагрузка на головные тяговые канаты равна половине веса полезного груза в подъемном сосуде (половине его грузоподъемности), что примерно в 4 раза меньше, чем на аналогичных установках без систем разгрузки головных канатов [2], и в 2,5 раза меньше, чем у аналога [1]. При этом обеспечивается минимальная мощность привода установки.
При аварийном обрыве головного каната на стороне груженого сосуда 4 или на стороне противовеса 5 их вес полностью передается разгружающим канатам 10 и соответственно через уравнительные шкивы 9 на подпружиненную несущую раму 7. Под действием увеличившейся нагрузки несущая рама 7 автоматически осаживается на пружинах 8, установленных на демпфирующей опорной раме 14. В результате этого тормозные ободы уравнительных шкивов 9 соприкасаются с колодками тормозных устройств 11, что приводит к торможению уравнительных шкивов с последующей их блокировкой и исключает свободное падение соответственно сосуда или противовеса. Следовательно, при использовании данной полезной модели для шахтного людского или грузолюдского подъемов исключается необходимость использования тормозных канатов и шахтных парашютов.
Таким образом, использование данной полезной модели позволяет существенно уменьшить нагрузки на головные тяговые канаты шахтных однососудных подъемных установок с противовесом и барабанным приводом, что создает возможность увеличения их грузоподъемности и высоты подъема с сохранением минимальной мощности привода и обеспечением безопасности при обрыве головных тяговых канатов.
Источники информации
1. Патент RU 2236370 С1 - 2004-09-20. Фирсов Е.Г., Дюдин Ю.К., Садыков Г.Р., Денисов М.Э., Синдаровский А.Н. Подъемная установка для горных работ.
2. Гришко А.П. Стационарные машины. Том 1. Рудничные подъемные установки. - М.: Горная книга, 2008. - С.25-27. - (Прототип).