СТАНЦИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОВОДНИКОВ ШАХТНОГО СТВОЛА Российский патент 1997 года по МПК E21D7/02 

Изобретение относится к области контроля за состоянием геометрических параметров жесткой армировки вертикальных стволов шахт, а также может быть использовано для профилировки подкрановых путей промышленных зданий или рельсовых путей железнодорожного транспорта.

Известна станция для контроля за состоянием проводников шахтных стволов, включающая приборы для замера ширины колеи проводников, а также величины и места износа проводников.

Контроль указанных параметров осуществляется с помощью лазера, управляемого ЭВМ [1]
Это техническое решение не обеспечивает полноту контроля армировки шахтного ствола так как не измеряются параметры, характеризующие кривизну проводников в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, а также не измеряются зазоры безопасности между подъемным сосудом и армировкой шахтного ствола.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению по совокупности существенных признаков является станция контроля параметров проводников шахтного ствола, включающая измерители искривления проводников в двух плоскостях, измерители расстояния между проводниками, измерители износа проводников, измерители глубины шахтного ствола, датчики регистрации перемещений чувствительных элементов измерителей и систему обработки данных измерений [2]
Известная станция неудобна в эксплуатации из-за большого веса, габаритов и многоэлементности входящих в нее отдельных узлов. Кроме того, наличие маятниковых систем в измерителях искривлений проводников приводит к значительным погрешностям при регистрации измеряемых величин отклонений проводников от вертикали. Регистрация параметров измерений на фотопленке и вощеной бумаге требует больших затрат времени и труда при вычислительных и графических работах.

Задачей настоящего изобретения является разработка станции, обеспечивающей оперативное измерение необходимых параметров проводников с высокой точностью и непосредственную обработку полученных результатов измерения с исключением ручного труда.

Указанная задача решается за счет того, что чувствительные элементы измерителей искривления проводников выполнены в виде подпружиненных роликов, установленных с возможностью взаимодействия с проводниками и расположенных на равном расстоянии от неподвижных охватывающих проводники роликов, чувствительный элемент измерителей глубины расположен на каретке и выполнен в виде подпружиненного ролика, установленного с возможностью взаимодействия с проводником, измеритель зазоров безопасности выполнен в виде отклоняющегося рычага, подпружиненного с двух сторон и установленного на поворотной оси, в качестве датчика перемещений чувствительных элементов всех измерителей используют фотоэлектрический преобразователь угловых перемещений, а система обработки полученной информации имеет блок-регистратор и компьютер, причем величину диаметра подпружиненного ролика измерителя глубины выбирают в соответствии с зависимостью
,
где d диаметр подпружиненного ролика измерителя глубины, мм;
L базовая длина каретки, мм;
n целое число, подбираемое конструктивно.

Кроме того, блок-регистратор содержит счетчик-преобразователь импульсов, двоично-десятичный преобразователь с последовательно соединенным с ним индикатором, узел сопряжения, выполненный в виде асинхронного последовательного интерфейса, узел термостатирования и узел питания, соединенный выходами со входами питания счетчика-преобразователя импульсов, двоично-десятичного преобразователя, индикатора, узла сопряжения, узла термостатирования, причем вход счетчика-преобразователя импульсов является информационным входом блока-регистратора, выход счетчика преобразователя импульсов соединен со входом двоично-десятичного преобразователя, выход индикатора соединен со входом асинхронно-последовательного интерфейса узла сопряжения, а выход последнего предназначен для соединения с компьютером.

На фиг. 1 показан общий вид станции для контроля параметров проводников шахтного ствола; на фиг. 2 схема измеряемых параметров; на фиг. 3 - измерительная каретка, вид сбоку; на фиг. 4 то же вид сверху; на фиг. 5 - общий вид измерителя зазоров безопасности; на фиг. 6 схема блока обработки информации.

Станция для контроля параметров проводников 1 шахтного ствола 2 включает закрепленные на подъемном сосуде 3 две каретки 4 (фиг. 1).

Измеряемые параметры схематично показаны на фиг. 2, где а, б, в, г - отклонения проводников 1 от вертикали; д колея проводников 1; е, ж износ проводников; з, и, к, л зазоры от крепи (армировки) до подъемного сосуда 3. Каретки 4 расположены диаметрально друг против друга и имеют узел прижатия их к проводнику, выполненный в виде подпружиненной штанги, одним концом связанной с подъемным сосудом, а другим со средней частью корпуса каретки (на чертеже не показаны). На каждой каретке установлен измеритель искривления проводника, чувствительные элементы которого выполнены в виде имеющих возможность взаимодействия с проводником 1 подпружиненных роликов 5 и 6, (фиг. 3, 4), расположенных относительно друг друга во взаимно перпендикулярных плоскостях. На концах каретки 4 установлены неподвижные ролики 7 для обхвата проводника 1. Расстояние между роликами 7 является базовой длиной L каретки, а ролики 5 и 6 установлены между роликами 7 в середине каретки, то есть на равном расстоянии от роликов 7. На каретке 4 расположен измеритель глубины шахтного ствола, чувствительный элемент которого выполнен в виде подпружиненного ролика 8, установленного на конце каретки с возможностью взаимодействия с проводником 1. Величину диаметра d ролика 8 выбирают в соответствии с зависимостью

где d диаметр подпружиненного ролика, мм;
n целое число, подбираемое конструктивно.

На каретке 4 также расположен изменитель износа проводников с чувствительным элементом, выполненным в виде подпружиненного ролика 9.

Станция имеет измеритель расстояния между проводниками, выполненный в виде троса 10 (фиг. 1), один конец которого закреплен неподвижно на одной из кареток, а другой свободный конец расположен на чувствительном элементе в виде вращающегося шкива 11 (фиг. 4) и подпружинен относительно каретки.

На краях подъемного сосуда 3 (фиг. 1) закреплены измерители зазоров безопасности, выполненные в виде отклоняющегося рычага 12 (фиг. 5), установленного на поворотной оси 13, связанной с датчиком 14, являющимся фотоэлектрическим преобразователем угловых перемещений. Рычаг 12 поджат пружиной 15 относительно неподвижного основания снизу и имеет расположенную с верхнего его конца пружину 16 аварийного сброса. Каждый чувствительный элемент (ролики 5, 6, 8, 9 и шкив 11) измерителей искривления, глубины, износа и расстояния между проводниками связан с датчиком 17, 18, 19, 20 и 21 (фиг. 3, 4) соответственно, в качестве которых используется фотоэлектрический преобразователь (ПУФ) (см. Техническое описание и инструкцию по эксплуатации преобразователя угловых перемещений модель BE 178A5. Фотоэлектрический Оршанский инструментальный з-д).

Станция имеет блок-регистратор 22 и компьютер 23, который может быть скомпонован вместе с блоком-регистратором в термостатированном корпусе 24 (фиг. 1), а также может быть установлен на поверхности. В этом случае между блоком-регистратором и компьютером ставятся цифровой радиопередатчик 25 и цифровой радиоприемник 26 с усилительными антеннами.

Блок-регистратор 22 (фиг. 6) содержит счетчик-преобразователь импульсов 27, двоично-десятичный преобразователь 28, индикатор 29, узел сопряжения 30, выполненный в виде асинхронного последовательного интерфейса, узел термостатирования 31 и узел питания 32.

Блок-регистратор выполнен следующим образом. Информационный вход блока предназначен для соединения с выходами фотоэлектрических датчиков и является входом счетчика преобразователя импульсов, выход которого соединен с двоично-десятичным преобразователем последовательно соединенным с индикатором, выходы которого соединены со входом асинхронного последовательного интерфейса узла сопряжения, а выход последнего предназначен для соединения со входом компьютера. Выхода узла питания соединены со входами питания счетчика-преобразователя импульсов, узла термостатирования и компьютера.

Станция работает следующим образом.

Перед началом работы шаблоном измеряются величины отклонений первых двух метров отрезков каждого из проводников в двух направлениях в лобовой плоскости и боковой.

Рулеткой и линейкой измеряются все начальные параметры: расстояние между проводниками, ширина каждого проводника, зазоры между подъемным сосудом и армировкой шахтного ствола.

Все измеренные величины вносятся в компьютер, т.е. "зануляются" установочные положения всех датчиков ПУФ.

Затем подъемный сосуд перемещают со скоростью от 0,3 1 м/с.

При движении подъемного сосуда датчик 19, связанный с роликом 8 измерителя глубины через промежутки пути, равные половине базы каретки (L/2), выдает сигнал на блок-регистратор 22, по которому производится регистрация показаний всех ПУФ. Сигнал от блока-регистратора передается на датчики 17 и 18 роликов 5 и 6, которые регистрируют параметры проводника, отражающие его искривление в двух плоскостях. Обеспечение регистрации параметров проводника через промежутки, равные L/2, происходит за счет того, что диаметр ролика 8 выбирают в соответствии с зависимостью
,
где L базовая длина каретки;
n целое число, подбираемое конструктивно.

Одновременно с измерением искривления проводников в процессе движения подъемного сосуда происходит взаимодействие чувствительных элементов измерителей износа проводников, измерителей расстояния между проводниками и измерителей зазоров безопасности с контролируемыми поверхностями шахтного ствола. Все измерения воспринимаются датчиками 17 21, которые выдают сигнал на блок регистрации, где принятые сигналы преобразуются в форму, удобную для обработки компьютером.

Чувствительные элементы измерителей не реагируют на изменение скорости движения подъемного сосуда, остановки, толчки, вибрации, так как в них отсутствуют маятниковые и др. инерционные измерительные системы.

Перемещения чувствительных элементов измерителей кинематически передаются на вал каждого ПУФа, при вращении которого на выходе ПУФа формируется прямоугольный импульс и инверсный прямоугольный импульс, формируемый при вращении вала датчика в обратную сторону.

Счетчик-преобразователь принимает прямоугольные импульсы от ПУФа, определяет знак направления вращения, суммирует полученные импульсы в двоичном коде. С помощью двоично-десятичного преобразователя осуществляют перевод двоичного кода в десятичный и выводят его значение на цифровой индикатор, который соединен со входом асинхронного последовательного интерфейса узла сопряжения, где полученный сигнал преобразуется в последовательность байт, последние циклически передаются на компьютер для определения цифрового значения параметров проводника шахтного ствола.

Один цикл передачи соответствует набору показаний фотоэлектрических датчиков на каждом метре пройденного пути.

Узел питания работает от внешних аккумуляторов и обеспечивает подачу стабилизированного напряжения на счетчик-преобразователь, двоично-десятичный преобразователь, индикатор, узел сопряжения, узел термостатирования и компьютер.

Узел термостатирования обеспечивает заданный температурный режим внутри корпуса, в котором расположены узлы блока-регистратора и компьютер. Температурный режим должен соответствовать условиям нормальной работы электронных элементов блока, а также компьютера в случае его установки в термостатированном корпусе.

Использование: изобретение относится к контролю за состоянием проводников шахтного ствола, а также зазоров между подъемным сосудом шахтного ствола и армировкой шахтного ствола. Сущность изобретения: станция включает установленные на подъемном сосуде шахтного ствола две каретки с узлами измерения - искривления проводников, износа проводников, расстояния между проводниками и глубины шахтного ствола. Все чувствительные элементы этих измерителей выполнены в виде подпружиненных роликов, каждый из которых связан с датчиком регистрации их перемещения. В качестве последнего используется фотоэлектрический преобразователь угловых перемещений (ПУФ). На подъемном сосуде закреплены также измерители зазоров безопасности между подъемным сосудом и армировкой шахтного ствола. Чувствительный элемент измерителя зазоров с аналогичным указанным датчиком регистрации. На подъемном сосуде в термостатированном корпусе установлены компьютер и блок регистрации, с входом которого связаны все преобразователи угловых перемещений измерителей параметров проводников. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Станция для контроля параметров проводников шахтного ствола, включающая две диаметрально закрепленные на подъемном сосуде шахты каретки, каждая из которых имеет узел прижатия ее к проводнику, неподвижные ролики для обхвата проводника, расположенные по концам каретки, измерители искривления проводника, содержащие чувствительные элементы, расположенные во взаимно перпендикулярных плоскостях, и установленные между неподвижными роликами измеритель расстояния между проводниками, содержащий трос, закрепленный неподвижно на одной из кареток и связанный подпружиненным свободным концом с чувствительным элементом в виде вращающегося шкива, расположенного на другой каретке, и измеритель глубины шахтного ствола с чувствительным элементом, закрепленные на подъемном сосуде шахтного ствола измерители зазоров безопасности с чувствительным элементом, измеритель износа проводников, содержащий чувствительный элемент в виде подпружиненного ролика, датчики перемещений чувствительных элементов измерителей и систему обработки полученной информации, отличающаяся тем, что чувствительные элементы измерителей искривления выполнены в виде подпружиненных роликов, установленных с возможностью взаимодействия с проводником и расположенных на равном расстоянии от неподвижных роликов, чувствительные элементы измерителей глубины расположены на каретке и выполнены в виде подпружиненного ролика, установленного с возможностью взаимодействия с проводником, измерители зазоров безопасности выполнены в виде отклоняющегося рычага, подпружиненного с двух сторон и установленного на поворотной оси, связанной с датчиком перемещений чувствительного элемента, причем в качестве датчика перемещений чувствительных элементов всех измерителей используют фотоэлектрический преобразователь угловых перемещений, а система обработки полученной информации имеет последовательно соединенные блок-регистратор и компьютер. 2. Станция по п.1, отличающаяся тем, что величину диаметра подпружиненного ролика измерителя глубины выбирают в соответствии с зависимостью

где d диаметр подпружиненного ролика измерителя глубины, мм;
L базовая длина каретки, мм;
n целое число, подбираемое конструктивно. 3. Станция по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что блок-регистратор содержит счетчик-преобразователь импульсов, двоично-десятичный преобразователь с последовательно соединенным с ним индикатором, узел сопряжения, выполненный в виде асинхронного последовательного интерфейса, узел термостатирования и узел питания, соединенный выходами с входами питания счетчика-преобразователя импульсов, двоично-десятичного преобразователя, индикатора, узла сопряжения узла термостатирования, причем вход счетчика-преобразователя импульсов является информационным входом блока-регистратора, выход счетчика-преобразователя импульсов соединен с входом двоично-десятичного преобразователя, выход индикатора соединен с входом асинхронно-последовательного интерфейса узла сопряжения, а выход последнего предназначен для соединения с компьютером.