一种矿井救生舱应急二次分离装置.pdf

一种矿井救生舱应急二次分离装置，包括上舱体、下舱体、底板和二次分离操纵机构；其特征在于：所述上舱体中部设置有三个上舱体下沟槽与设置在下舱体上部的三个下舱体沟槽沟合连接，且下舱体在应急时与上舱体进行旋转错位分离；底板边缘设置有三个凹槽与设置在上舱体上部的三个上舱体上沟槽插接，并与二次分离操纵机构随下舱体在应急时一并进行分离；二次分离操纵机构位于设置有保险槽和脚踏板装置连接槽的底板和下舱体之间，实现应急时二次分离装置的二次分离。本装置结构简单，操作方便，安全可靠，特别适用于矿井救生舱进行改装和生产。

1.  一种矿井救生舱应急二次分离装置，包括上舱体、下舱体、底板和二次分离操纵机构；其特征在于：所述上舱体（15）中部设置有三个上舱体下沟槽（16）与设置在下舱体（17）上部的三个下舱体沟槽（13）沟合连接，且下舱体（17）在应急时与上舱体（15）进行旋转错位分离；底板（1）边缘设置有三个凹槽与设置在上舱体（15）上部的三个上舱体上沟槽（25）插接，并与二次分离操纵机构随下舱体（17）在应急时一并进行分离；二次分离操纵机构位于设置有保险槽和脚踏板装置连接槽的底板（1）和下舱体（17）之间，实现应急时二次分离装置的二次分离；
所述二次分离操纵机构是由脚踏板组件、保险栓组件、传动组件以及旋转组件构成；其中：
所述脚踏板组件是脚踏板（7）的底端头铰接有两侧通过脚踏板底板连接板（9）和底板（1）连接的脚踏板底板（11）；中部设置一个矩形槽并与脚踏板底板（11）间设置有弹簧（28），在矩形槽内设置有保险操纵杆（10），在二次分离时进行直角位移，同时弹簧（28）弹起脚踏板（7）；上部设置有带螺纹的棘爪连接装置，通过螺栓（26）与棘爪（12）固定，在二次分离脚踏板（7）弹起时，棘爪（12）跟随脚踏板（7）进行动作；
所述保险栓组件是保险操纵杆（10）的端头中心凸起插入中心轴（24）的凹槽内，中部固定有矩形块（27），另一端连接有保险杆（8），并将保险杆（8）的上端圆头卡在底板（1）的保险槽内，在二次分离时保险杆（8）带动保险操纵杆（10）沿保险槽进行直角位移；
所述传动组件是棘爪（12）与脚踏板（7）固定连接，棘轮（14）固定在通过分别设置在两个支座（6）内的一对深沟球轴承（19）实现稳定旋转的蜗杆轴（18）上，蜗杆轴蜗杆部分（22）和设置在中心轴上的蜗轮（21）相配合，未激活装置时，棘爪(12)卡在棘轮(14)的棘轮槽内，激活装置时，棘爪(12)会在脚踏板(7)带动下波动棘轮(14)旋转带动蜗杆轴(18)转动；
所述旋转组件是中心轴（24）上端和下端分别通过固定在位于底板（1）上的轴承座（4）内的上推力轴承（2）和位于下舱体（17）上的下推力轴承（23）实现稳定旋转，中心轴（24）中段设置有蜗轮（21），与蜗杆轴蜗杆部分（22）相配合，中部下则通过螺纹与三根支撑杆（20）内侧连接，三根支撑杆（20）外侧通过螺纹与下舱体（17）固定，在二次分离时蜗杆轴蜗杆部分（22）带动蜗轮旋转，蜗轮带动中心轴及其中心轴上的三根支撑杆转动，使下舱体（17）进行旋转错位分离。

2.  如权利要求1所述的矿井救生舱应急二次分离装置，其特征在于：所述上舱体下沟槽（16）的槽口成三角状，并能进行旋转错位分离。

一种矿井救生舱应急二次分离装置
技术领域
本发明涉及一种矿井救生舱二次分离装置，尤其是在矿井救生装置上设置的一种二次应急分离救生装置。
背景技术
煤矿安全是煤矿生产的重要保障，避难硐室就是煤矿安全生产应急救援的一项重要措施，并且已经得到多次成功的救生应用。但在发生较大矿难时，比如大规模的塌方事故，在清除大量土石时往往需要几十天，甚至上百天，这大大降低了被困人员的生还性，且营救工作十分困难。
利用提升式救生舱将井下被困人员救出是一种新的救援方式，例如，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避难硐室的正上方到地面打通一条救生通道，利用升降救生舱将硐室中的矿工营救。
因此，目前矿井建设的永久避难硐室内均提前钻出一条与地面相通的钻孔，并在钻孔内安设固定无缝钢管作为逃生井筒，被困人员由提升救生舱从逃生井筒安全提升至地面获救。
一般永久避难硐室的深度少则几百米，多则上千米，以山西地区煤矿井下避难硐室的深度为例，一般有600米左右，这就意味着与永久避难硐室相通的钻孔深度也要达到600米，钻孔内也必须固定600米的无缝钢管。
由于打孔可能出现斜度导致无缝钢管出现变形或者工作过程中有碎石掉落等情况，在提升被困矿工的过程中，矿井救生舱可能被卡在无缝钢管中，不仅起不到救援的作用，而且还延误了救援的时间。
因此，在救生舱舱底设置一种救生舱二次分离装置，当救生舱被卡在无缝钢管中时，通过舱内被困矿工的操作，使得舱体分离，矿工通过缓降装置返回到避难硐室，等待下一步救援。
现有升降救生舱分离装置，如公开号为102287225A公开的“一种升降救生舱二次分离装置”，该装置在分离上下舱体时，是先将设置在舱底的一个板状结构旋到一定位置后按下，拔出上下舱体的锁止销，使下舱体与上舱体脱开实现分离，这种分离装置虽然可靠，但由于复杂的操纵机构，存在以下不足。
一是激活装置很难操作，虽然设置了插栓、保险锁等一系列复杂的保险结构，保证了矿工因误操作激活装置而发生意外事故，但激活装置在激活时需要被困矿工蹲下身体用方孔套筒扳手将保险栓打开，然后再用扳手旋转一定的角度，再向下推动锁芯和滑块才能实现分离。考虑到救生舱直径比较小，蹲下身体非常困难，而体力非常虚弱的被困矿工操作非常困难。
二是设置的传动机构非常复杂，生产制造的精度与材料要求十分严格，例如，索止杆一端通过索止杆销与滑块的斜导向槽连接，另一端贯穿固定连接在十字筋板上的水平导向槽，斜导向槽与水平导向槽尺寸精度要求很高，一般情况下很难实现，即使实现也存在生锈，使用时出现问题。
现有的第二种救援提升舱是由陕西煤田地质机械制造有限公司申请的专利，公开（公告）号为203796313U，这种脱离装置通过在水平方向设置的销轴，将救援提升舱的上舱体与下舱体通过该销轴连接在一起，当下舱体需要脱离时，拔掉该销轴即可。这种结构的脱开装置需要乘员蹲下身体操作，而且需要较大的力气才能拔掉销轴，费时费力。然而救援提升舱空间狭小，被困人员很难蹲下身体进行操作，当救援提升舱被卡住时，很难快速安全稳定地使上舱体与下舱体实现分离。
现有的第三种分离装置是由三一汽车起重机械有限公司申请的专利，公开号为103321672A，该装置通过挂钩将下舱体与上舱体连接。当救援舱被卡时，被困人员打开锁止装置对驱动装置进行操作，驱动装置驱动时挂钩装置利用杠杆原理进行摆动脱离上舱体，操作简单方便，但这种装置的缺点在于挂钩强度不能保证，很容易变形，可靠性差，而且安装比较困难，需要在有限的空间内在弹簧压缩的情况下将挂钩托起比较困难。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种矿井救生舱应急二次分离装置，以实现在矿井救援时，应急救生舱的保险装置操作简单方便，安全可靠，顺利实现二次分离。
本发明实现上述目的所采取的技术方案如下。
一种矿井救生舱应急二次分离装置，包括上舱体、下舱体、底板和二次分离操纵机构；其特征在于：所述上舱体中部设置有三个上舱体下沟槽与设置在下舱体上部的三个下舱体沟槽沟合连接，且下舱体在应急时与上舱体进行旋转错位分离；底板边缘设置有三个凹槽与设置在上舱体上部的三个上舱体上沟槽插接，并与二次分离操纵机构随下舱体在应急时一并进行分离；二次分离操纵机构位于设置有保险槽和脚踏板装置连接槽的底板和下舱体之间，实现应急时二次分离装置的二次分离；
所述二次分离操纵机构是由脚踏板组件、保险栓组件、传动组件以及旋转组件构成；其中：
所述脚踏板组件是脚踏板的底端头铰接有两侧通过脚踏板底板连接板和底板连接的脚踏板底板；中部设置一个矩形槽并与脚踏板底板间设置有弹簧，在矩形槽内设置有保险操纵杆，在二次分离时进行直角位移，同时弹簧弹起脚踏板；上部设置有带螺纹的棘爪连接装置，通过螺栓与棘爪固定，在二次分离脚踏板弹起时，棘爪跟随脚踏板进行动作；
所述保险栓组件是保险操纵杆的端头中心凸起插入中心轴的凹槽内，中部固定有矩形块，另一端连接有保险杆，并将保险杆的上端圆头卡在底板的保险槽内，在二次分离时保险杆带动保险操纵杆沿保险槽进行直角位移；
所述传动组件是棘爪与脚踏板固定连接，棘轮固定在通过分别设置在两个支座内的一对深沟球轴承实现稳定旋转的蜗杆轴上，蜗杆轴蜗杆部分和设置在中心轴上的蜗轮相配合，未激活装置时，棘爪卡在棘轮的棘轮槽内，激活装置时，棘爪会在脚踏板带动下波动棘轮旋转带动蜗杆轴转动；
所述旋转组件是中心轴上端和下端分别通过固定在位于底板上的轴承座内的上推力轴承和位于下舱体上的下推力轴承实现稳定旋转，中心轴中段设置有蜗轮，与蜗杆轴蜗杆部分相配合，中部下则通过螺纹与三根支撑杆内侧连接，三根支撑杆外侧通过螺纹与下舱体固定，在二次分离时蜗杆轴蜗杆部分带动蜗轮旋转，蜗轮带动中心轴及其中心轴上的三根支撑杆转动，使下舱体进行旋转错位分离。其中的上舱体下沟槽的槽口成三角状，并能进行旋转错位分离。
本发明上述所提供的一种矿井救生舱应急二次分离装置的技术方案，与现有技术相比，一是本装置具有多重保险，保险装置可靠，不会出现误操作等情况，实现了中心轴旋转解锁和脚踏板压紧同时解锁。二是整个装置比较简单可靠，舱体人员只需站立，不需要蹲下身体操作。在操作时用脚顺着保险槽将保险栓踢开，脚踏板就会自动弹起，从而激活装置。三是分离原理简单，操纵结构可靠，过程动作少，动作元件行程比较短，操作省时省力，进一步提高了安全系数，完全满足矿井救生舱应急二次分离的要求，是目前矿井救生舱应急二次分离逃生的理想产品，适用于现有矿井救生舱应急二次分离装置的改装和生产。
附图说明
图1是本发明图2的的A-A剖视结构图。
图2是本发明二次分离装置的俯视结构图。
图3是本发明图2沿B-B方向的剖视结构图。
图4是本发明图3沿C-C方向的剖视结构图。
图5是本发明的工作原理示意图。
图6是本发明的整体外形结构图。
图中：1：底板；2：上推力轴承；3：套筒；4：轴承座；5：轴承座端盖；   6：支座；7：脚踏板；8：保险杆；9：脚踏板底板连接板；10：保险操纵杆； 11：脚踏板底板；12：棘爪；13：下舱体沟槽； 14：棘轮；15：上舱体；16：上舱体下沟槽；17：下舱体；18：蜗杆轴；19：深沟球轴承；20：支撑杆；21：蜗轮；22：蜗杆轴蜗杆部分；23：下推力轴承；24：中心轴；25：上舱体上沟槽；    26：螺栓；27：矩形块；28：弹簧；29：脚踏板销轴；30：平键。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施方式做出进一步的说明。
本发明的目的在于提供一种矿井救生舱二次分离装置，在矿井救生舱提升被困矿工的过程中，矿井救生舱由于救援通道中无缝钢管在加工过程中的精度问题，或者在搬运过程中产生变形，或者由于工作过程中有碎石掉落等情况，救生舱被卡在无缝钢管中，舱内人员此时需要激活救生舱二次分离装置，具体是首先用脚顺着底板1上的保险槽，踢开保险栓，使装置解锁，此时脚踏板7弹起，然后用脚踩脚踏板7，通过一系列装置传递，最终达到使底板1和下舱体17一起和上舱体15实现分离的效果，最后舱内人员通过固定在救生舱吊环上的缓降器返回井底，为此，本发明采用如下技术方案：
上舱体15和生命舱通过焊接方式连接在一起，下舱体17下部安装有三组或四组导向轮，这些均属于现有的技术，不属于本发明的内容，不做过多赘述。
本发明的矿井救生舱二次分离装置主要包括上舱体15、下舱体17、底板1以及二次分离操纵机构，其中二次分离操纵机构包括脚踏板组件、保险栓组件、传动组件以及旋转组件。采用本装置可以实现底板1和下舱体17一并和上舱体15分离。
如附图1和附图2所示：上舱体15分别设置有上舱体上沟槽25和上舱体下沟槽16，均为焊接方式与上舱体15进行连接，上舱体上部分均匀布置的三个上舱体上沟槽25，分别和底板1上均匀布置的三个凹槽插接，作用是激活装置后，当下舱体17旋转时，由于底板1的三个凹槽被上舱体15的三个上舱体沟槽14卡住，从而使底板1不能跟随下舱体17旋转；上舱体下部分均匀布置的三个上舱体下沟槽16槽口成尖三角状，和位于下舱体17上部的均匀布置的三个槽口呈倒尖三角形状下舱体沟槽13沟合连接，这样做的目的是使上舱体15和下舱体17可靠连接，不能轻易发生旋转。
底板1上设置有保险槽和脚踏板装置连接槽，保险杆8的圆头卡在保险槽中，脚踏板7也从脚踏板装置连接槽伸出，目的是在救生舱被卡住时，舱内人员可以方便的打开保险，不断踩脚踏板7，激活本二次分离装置。
如附图3和附图4所示，脚踏板组件由脚踏板7、弹簧28、脚踏板销轴29、脚踏板底板11和脚踏板底板连接板9组成，脚踏板7和脚踏板底板11通过脚踏板销轴29连接在一起，脚踏板7和脚踏板底板11之间连接有弹簧28，而脚踏板底板11通过竖直伸出的两片脚踏板底板连接板9与底板1焊接在一起。
脚踏板7上设置有矩形槽，在正常状态下，位于保险杆8上的矩形块27正好位于脚踏板7上的矩形槽内，与位于脚踏板7下处于压缩状态的弹簧28共同卡主脚踏板7使救生人员的脚在小心碰到脚踏板7的情况下依然静止不动，保证本二次分离装置的稳定性和可靠性。
如附图1、附图3和附图4所示：保险栓组件由保险操纵杆10、矩形块27和保险杆8组成，保险操纵杆10的中心端伸入中心轴24的凹槽内，中间段通过焊接方式固定着矩形块27，外端通过螺纹与保险杆8连接，保险杆8上端的圆头卡在底板1的保险槽内。这样做的目的在救生舱正常运行状况下，给本装置上双重保险，第一重是保险操纵杆10中心端插入中心轴24处，卡主中心轴24，使其在正常运行条件下不能旋转，以致于不会出现上舱体15和下舱体17误分离的现象；第二重是矩形块27位于脚踏板7矩形槽内，与固定在脚踏板底板11上的弹簧28一起压住脚踏板7，使救生人员的脚在不小心碰到的情况下依然静止不动，保证本二次分离装置的稳定性和可靠性。
如附图1、附图2和附图3所示：传动组件由脚踏板7、螺栓26、棘爪12、棘轮14、蜗杆轴18、蜗轮21和中心轴24组成，其中棘爪12通过螺栓26与脚踏板7连接固定，而棘轮14通过平键30固定在蜗杆轴18上。棘轮14和棘爪12相互配合，蜗杆轴蜗杆部分22和蜗轮21相配合，蜗杆轴18通过位于左右两侧固定在底板上的两个支座6内的一对深沟球轴承19实现稳定旋转，蜗轮21与中心轴24通过平键连接，救生舱正常运行条件下，棘爪12卡在棘轮槽内，而当救生舱被卡主后，激活本装置，棘爪12就会随着脚踏板7的弹起而弹起，脚每踩一下脚踏板7，棘爪12就会拨动棘轮14沿着逆时针方向（沿着蜗杆轴18外侧向蜗杆轴蜗杆部分22看）前进一个棘轮槽的长度，棘轮14旋转带动蜗杆轴18旋转，蜗杆轴蜗杆部分22带动与之相配合的蜗轮21转动，蜗轮21转动通过平键传递到中心轴24，从而达到由传动组件把运动传递到旋转组件的目的，当人脚松开，脚踏板7弹起，棘爪12回到初始位置，卡住棘轮14，使棘轮14不能再次旋转，从而起到只能使蜗杆轴18单向转动的作用。
如附图1和附图2所示：旋转组件由中心轴24和三根支撑杆20组成，三根支撑杆20内侧通过螺纹与中心轴24下端固定，外侧通过螺纹与下舱体17固定，中心轴24通过位于底板1下的上推力轴承2和下舱体上的下推力轴承23实现稳定旋转，上推力轴承2和套筒3固定在轴承座4和轴承座端盖5内，轴承座4焊接在底板1上，轴承座端盖5通过螺纹和轴承座4连接在一起。这样，人脚踩的动作通过脚踏板组件、传动组件，传递到旋转组件后，中心轴24旋转带动三根支撑杆20旋转，再接着带动下舱体17旋转，从而使下舱体17中间部分的均匀布置的三个槽口呈倒尖三角形状下舱体沟槽13，与上舱体15下部分均匀布置的三个槽口成尖三角状上舱体下沟槽16逐渐错开一定角度后，从而实现下舱体17带着底板1从上舱体15掉落下来。
当矿井救生舱正常运行时，上舱体15上部分均匀布置的三个上舱体上沟槽25和底板1上均匀布置的三个凹槽正好完全卡主，上舱体15下部分均匀布置的有槽口成尖三角状三个上舱体下沟槽16，和位于下舱体17中间部分的均匀布置的三个槽口呈倒尖三角形状下舱体沟槽13卡主，这样做的目的是使上舱体15和下舱体17可靠连接，不能轻易发生旋转。而此时保险杆8上端圆头正好卡在底板1上的保险槽如附图2所示的位置，保险操纵杆10中心端插入中心轴24处，卡主中心轴24，使其在正常运行条件下不能旋转，与此同时，矩形块27位于脚踏板7矩形槽内，与固定在脚踏板底板11上的弹簧28一起压住脚踏板7，使舱内人员的脚在不小心碰到的情况下依然静止不动，保证本二次分离装置的稳定性和可靠性。棘爪15位于初始位置，卡在棘轮14的棘轮槽内，棘轮装置、蜗轮蜗杆装置和旋转装置均未被激活，救生舱正常运行。
当矿井救生舱在救生通道中被卡主时，舱内人员用脚顺着底板1上的垂直保险槽踢开保险杆8上的圆头，此时，保险操纵杆10也在保险杆8的带动下，中心端脱离开中心轴24上的凹槽，而位于保险操纵杆10上焊接的矩形块27也同时脱离了脚踏板7上的矩形槽，即实现了中心轴24旋转解锁和脚踏板7压紧解锁。与此同时，脚踏板7不再被矩形块27卡主，原来正常状态下处于压缩状态的弹簧28恢复变形，使脚踏板7弹起，舱内人员此时就可以踩脚踏板7。舱内人员每踩一下脚踏板7，弹簧28又重新被压缩，而棘爪12就会在脚踏板7的带动下插入棘轮14的棘轮齿以推动棘轮14同向转动，棘爪12就会拨动棘轮14沿着逆时针方向（沿着蜗杆轴18外侧向蜗杆轴蜗杆部分22看）前进一个棘轮槽的长度，棘轮14旋转通过平键30带动蜗杆轴18旋转，蜗杆轴18上的蜗杆轴蜗杆部分22带动与之相配合的蜗轮21转动，蜗轮21转动通过平键传递到中心轴24上，实现中心轴24的旋转。中心轴24旋转带动三根支撑杆20旋转，再接着带动下舱体17旋转，从而使下舱体17中间部分的均匀布置的三个槽口呈尖三角形状的下舱体沟槽13，与上舱体15下部分槽口成尖三角状均匀布置的三个上舱体下沟槽16逐渐错开一定角度。
接着舱内人员的脚松开脚踏板7，处于压缩状态的弹簧28再次把脚踏板7弹起，棘爪12回到初始位置，卡住棘轮14，使棘轮14不能再次旋转，从而起到只能使蜗杆轴18单向转动的作用。舱内人员此时继续踩下去，重复上述过程，从而使下舱体17中间部分的均匀布置的三个槽口呈倒尖三角形状的下舱体沟槽13，与上舱体10下部分槽口成尖三角状均匀布置三个上舱体下沟槽16逐渐错开的角度越来越大，直至完全错开时，下舱体17带着底板1一起和上舱体15分离。此时，舱内人员就可以在缓降器的帮助下回到井下的避难硐室，等待后续的救援。