基于轨道行走装置的深井提升系统及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于轨道行走装置的深井提升系统，包括齿轮轨道；提升装置，提升装置中设有电机，电机通过传动轴、变向齿轮箱和减速齿轮与齿轮轨道啮合，提升装置的底部四周设有导向齿轮；运输箕斗，运输箕斗的顶部与提升装置的底部连接，运输箕斗的下部设有卸矿口；控制系统，包括信号采集单元、输入单元、控制单元和执行单元；信号采集单元包括图像采集设备、定位装置；执行单元包括齿轮制动装置和卸矿口开闭装置；控制单元用于根据信号采集单元采集的信息和/或输入单元的指令输入，给电机执行单元输出控制指令。本发明专利技术通过用齿轮轨道和提升装置的结构，能够增加运输箕斗的容量，提高矿石的运输效率；减小无用功，增加了能量利用率。

Deep well efficient hoisting system and method based on track walking device

The invention provides a track walking device, hoisting system based on deep well, including gear track; lifting device, lifting device is provided with a motor, a motor through a transmission shaft, a change gear box and the gear and the gear meshing track, lifting around the bottom device is provided with a guide to transport gear; skip, skip to the top of transport and the lifting device is connected with the bottom of the bucket, transportation is arranged on the lower part of the unloading port; the control system, including signal acquisition unit, input unit, control unit and execution unit; the signal acquisition unit comprises an image acquisition device, a positioning device; the actuator unit includes a gear brake device and unloading mouth opening and closing device; the control unit according to the the signal acquisition unit information and / or input unit instruction input to output control motor command execution unit. By using the structure of the gear track and the lifting device, the capacity of the transportation skip can be increased, the transportation efficiency of the ore can be improved, the useless work is reduced, and the energy utilization rate is increased.

【技术实现步骤摘要】
基于轨道行走装置的深井高效提升系统及方法
本专利技术属于深部矿床开采领域，具体设计一种基于轨道行走装置的深井高效提升系统及方法。
技术介绍
矿井提升装置是矿床地下开采中是不可或缺的，经过发展，提升机从单绳缠绕式提升机发展到多绳摩擦式提升机。在常规深度矿山开采中，多绳摩擦式提升机被大规模应用与地下矿山的开采中。国家十三五规划纲要中，对地球深部矿物资源，能源资源的勘探与开发利用已被提升到国家发展战略高度。2016年已经成为我国开展矿业“深地”探索的关键年，作为十三五国家项目《深部金属矿建井与提升关键技术》和《深部金属矿安全高效开采技术》先后启动，中国矿业的“深地”探索已经全面拉开了大幕。在我国，有些金属矿已经进入了深部开采，开采深度和竖井达到了1500多米。而在国外超过1000米的金属矿山达90多座，其中3000米以上的有5座。而最深的矿井是南非卡里顿维尔金矿，采深达3800米，竖井延深达4164米。由此可见，深部开采已经成为矿业发展的趋势。但在进行深部开采的同时会面临很多技术问题，矿井提升装置和效率的提高是制约矿床深部开采一个重要的方面。例如在国外，竖井的设计深度一般小于2000米，超过2000米时改为两段竖井提升。根据资料显示，当竖井深1700米，采用缠绕式提升机时，深井的有效提升量只有25%，其中75%是作的无用功，消耗在提升钢丝绳了。所以，深井的矿石提升成本相当高，井越深，成本越高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种基于轨道行走装置的深井高效提升系统及方法，提高深井矿石提升效率，降低成本。本专利技术为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种基于轨道行走装置的深井高效提升系统，其特征在于：它包括：齿轮轨道，从地面至井底地设置在深井井筒的井壁上，共有至少3根周向均布在井壁上；提升装置，提升装置中设有电机，电机通过电线和电刷从深井井筒中的导电杆取电，电机依次通过传动轴、变向齿轮箱和减速齿轮与所述的齿轮轨道啮合，提升装置的底部四周还设有与所述的齿轮轨道啮合的导向齿轮；运输箕斗，运输箕斗的顶部与提升装置的底部连接，运输箕斗的下部设有卸矿口；控制系统，包括信号采集单元、输入单元、控制单元和执行单元；信号采集单元包括用于采集提升装置和运输箕斗之间连接状态的图像采集设备、用于确定提升装置位置的定位装置；执行单元包括齿轮制动装置和卸矿口开闭装置；控制单元用于根据信号采集单元采集的信息和/或输入单元的指令输入，给电机执行单元输出控制指令。按上述方案，所述的提升装置的底部设有箕斗固定装置，箕斗固定装置包括由所述的控制单元控制伸缩的刚性杆；所述的运输箕斗包括箕斗上部和箕斗下部，箕斗上部和箕斗下部之间设有与所述的刚性杆匹配的卡槽。按上述方案，所述的运输箕斗的底部为向所述的卸矿口倾斜的倾斜面。按上述方案，所述的信号采集单元还包括用于采集提升装置速度的速度传感器、采集深井井筒内温度的温度传感器。按上述方案，所述的控制系统还包括显示装置，用于显示实时的参数，参数包括提升装置和运输箕斗之间连接状态的图像、提升装置的位置。所述的基于轨道行走装置的深井高效提升系统的控制方法，其特征在于：它包括以下步骤：S1、当运输箕斗装好矿石，提升装置与运输箕斗顶部连接；S2、启动电机，提升装置带动运输箕斗以设定的提升速度提升至地面卸矿点；S3、打开卸矿口到卸矿门打开位置，进行卸矿；S4、卸矿完成后，提升装置带动运输箕斗以设定的下降速度下降至井底，解除提升装置与运输箕斗的连接，进行矿石装载。按上述方法，在控制的过程中，将采集的数据实时显示。本专利技术的有益效果为：1、通过用齿轮轨道和提升装置的结构，替代了传统的缠绕式提升机，运输箕斗只需要安装在提升装置下即可，从而能够增加运输箕斗的容量，提高矿石的运输效率；减小无用功，增加了能量利用率，由于在传统的深井提升中，75%的能量消耗在绳子的提升中，因此利用齿轮轨道进行提升可以使能量的利用率增加到50%以上，最终实现降低成本。2、在传统的多绳摩擦式提升机中，一旦绳子超负荷生产疲劳断裂或大型卷扬机发生故障后，会给提升装置造成极大的损害；本专利技术通过信号采集单元获取实时的工作状态，能够对矿石运输进行全过程监控，一旦发生提升装置及箕斗急速下降就会启动齿轮制动装置，使设备停止或以安全速度下降，以保证提升装置和箕斗的安全。3、本系统除了能运输矿石，也可以用来提升运输设备和工作人员，使用起来灵活方便。附图说明图1为本专利技术一实施例的控制框图。图2为本专利技术一实施例的提升装置示意图。图3为深井井壁镶齿轨道铺设示意图。图4为周围齿轮布置示意图。图5为减速齿轮和导向齿轮与轨道轮齿咬合示意图。图6为箕斗形状及卸矿口示意图。图7为图6的左视图。图中：1-电机；2-传动轴；3-变向齿轮箱；4-减速齿轮；5-电机挡板；6-导向齿轮；7-提升装置；8-轮齿轨道；9-深井井筒；10-定位装置；11-电刷；12-导电杆；13-电线；14-图像采集设备；15-箕斗固定装置；16-齿轮轴承；17-制动装置；18-箕斗上部；19-箕斗下部；20-卡槽；21-卸矿门打开位置；22-卸矿口。具体实施方式下面结合具体实例和附图对本专利技术做进一步说明。本专利技术提供一种基于轨道行走装置的深井高效提升系统，如图1至图5所示，它包括：齿轮轨道8，从地面至井底地设置在深井井筒9的井壁上，共有至少3根周向均布在井壁上；本实施例中为4根，相互之间的夹角是90o。提升装置7，提升装置7中设有电机1，电机1通过电线13和电刷11从深井井筒9中的导电杆12取电，电机1依次通过传动轴2、变向齿轮箱3和减速齿轮4与所述的齿轮轨道8啮合，提升装置7的底部四周还设有与所述的齿轮轨道8啮合的导向齿轮6。本实施例中，电机1为满足提升要求的大功率双轴电机，通过电机挡板5固定在提升装置7上，在传动轴2的两端分别连接一个变向齿轮箱3，与变向齿轮箱3相连接的是与轮齿轨道8相啮合的减速齿轮4。另外两侧各连接一个与轮齿轨道8相啮合的用于稳定提升装置的导向齿轮6，在提升装置7的底部四周各安装一个与轮齿轨道8相咬合的用来稳定提升装置的导向齿轮，因此减速齿轮4共2个，导向齿轮6共6个。所述的提升装置7的底部设有箕斗固定装置15，箕斗固定装置15包括由所述的控制单元控制伸缩的具有高强度的刚性杆，用来连接提升装置7和运输箕斗。运输箕斗，运输箕斗的顶部与提升装置7的底部连接，运输箕斗的下部设有卸矿口22；如图6和图7所示，所述的运输箕斗具有一定容量，满足矿山设计产量，呈圆柱形，运输箕斗包括箕斗上部18和箕斗下部19，箕斗上部18直径略大于箕斗下部19的直径，本实施例中箕斗下部19圆柱半径小于箕斗上部18半径20cm，箕斗上部18和箕斗下部19之间设有与所述的刚性杆匹配的卡槽20。所述的运输箕斗的底部为向所述的卸矿口22倾斜的倾斜面，本实施例的倾斜角度为45o，当运输箕斗运行到卸矿点时，打开卸矿口22至卸矿门打开位置21，矿石可以通过自身重力自行倒入储存库中。控制系统，包括信号采集单元、输入单元、控制单元和执行单元；信号采集单元包括用于采集提升装置和运输箕斗之间连接状态的图像采集设备14、用于确定提升装置位置的定位装置10；执行单元包括齿轮制动装置17和卸矿口开闭装置；控制单元用于根据信号采集单元采集的信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于轨道行走装置的深井高效提升系统，其特征在于：它包括：齿轮轨道，从地面至井底地设置在深井井筒的井壁上，共有至少3根周向均布在井壁上；提升装置，提升装置中设有电机，电机通过电线和电刷从深井井筒中的导电杆取电，电机依次通过传动轴、变向齿轮箱和减速齿轮与所述的齿轮轨道啮合，提升装置的底部四周还设有与所述的齿轮轨道啮合的导向齿轮；运输箕斗，运输箕斗的顶部与提升装置的底部连接，运输箕斗的下部设有卸矿口；控制系统，包括信号采集单元、输入单元、控制单元和执行单元；信号采集单元包括用于采集提升装置和运输箕斗之间连接状态的图像采集设备、用于确定提升装置位置的定位装置；执行单元包括齿轮制动装置和卸矿口开闭装置；控制单元用于根据信号采集单元采集的信息和/或输入单元的指令输入，给电机执行单元输出控制指令。

【技术特征摘要】
1.一种基于轨道行走装置的深井高效提升系统，其特征在于：它包括：齿轮轨道，从地面至井底地设置在深井井筒的井壁上，共有至少3根周向均布在井壁上；提升装置，提升装置中设有电机，电机通过电线和电刷从深井井筒中的导电杆取电，电机依次通过传动轴、变向齿轮箱和减速齿轮与所述的齿轮轨道啮合，提升装置的底部四周还设有与所述的齿轮轨道啮合的导向齿轮；运输箕斗，运输箕斗的顶部与提升装置的底部连接，运输箕斗的下部设有卸矿口；控制系统，包括信号采集单元、输入单元、控制单元和执行单元；信号采集单元包括用于采集提升装置和运输箕斗之间连接状态的图像采集设备、用于确定提升装置位置的定位装置；执行单元包括齿轮制动装置和卸矿口开闭装置；控制单元用于根据信号采集单元采集的信息和/或输入单元的指令输入，给电机执行单元输出控制指令。2.根据权利要求1所述的基于轨道行走装置的深井高效提升系统，其特征在于：所述的提升装置的底部设有箕斗固定装置，箕斗固定装置包括由所述的控制单元控制伸缩的刚性杆；所述的运输箕斗包括箕斗上部和箕斗下部，箕斗上部和箕斗下部之间设有与所述的刚性...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄刚，张建华，姜婷婷，史骥，李宁，周文涛，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42