ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ КРЕПЬЮ Российский патент 2008 года по МПК E21D23/26 

Настоящее изобретение относится к гидравлической системе управления крепью согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Подобная гидравлическая система управления известна из WO 02/068798 А1.

Достоинством этой гидравлической системы управления является то, что клапаны управления, управляющие силовыми приводами секции крепи, расположены не только в зоне секции крепи, но также на ней самой, а предпочтительно - на соответствующем силовом приводе. Это позволяет исключить шланговые соединения между клапаном управления и соответствующим ему силовым приводом; силовые приводы и относящиеся к ним клапаны управления можно выполнять в виде унифицированного блока и тестировать, в частности, перед установкой; исключаются ошибки при монтаже клапанов управления и силовых приводов и при прокладке шлангов между клапанами управления и силовыми приводами; исключается опасность повреждения шлангов. Тем самым существенно снижается вероятность несчастных случаев, при этом необходимо учитывать, что из-за высоких давлений свыше 300 бар любая негерметичность сопряжена также с опасностью причинения серьезных травм. Тем не менее, в системе остаются шланговые соединения, которые необходимы в каждой секции крепи для соединения клапанов управления с напорной магистралью (магистралью высокого давления), проходящей по длине лавы. В связи с этим возникает еще одна задача, заключающаяся в необходимости снизить или вовсе исключить опасность возникновения негерметичностей и прорывов и сопутствующих им травм.

Для решения этой задачи в изобретении предлагается гидравлическая система управления крепью, содержащая множество секций, которые управляются для выполнения функций крепи, прежде всего разгрузки, передвижки и распора, и каждая из которых связана с гидравлическими силовыми приводами или силовыми приводами (силовыми цилиндрами), обеспечивающими выполнение функций крепи, забойную напорную магистраль и забойную сливную магистраль, проходящие вдоль расположенных по длине лавы секций крепи, причем на каждый силовой привод предусмотрен гидравлический клапан управления (вспомогательные клапаны и главные клапаны), соединяющий силовой привод с напорной и сливной магистралями и расположенный вблизи силового привода, а на каждую секцию крепи предусмотрено по одному блоку управления, управляющему силовыми приводами секции крепи посредством управляющих команд на выполнение функций крепи, вводимых в отдельный блок управления. Отличия предлагаемой в изобретении системы заключаются в том, что клапаны управления разделены на группы, каждая из которых подключена к напорной магистрали посредством групповой соединительной линии, запираемой групповым запорным клапаном в зависимости от состояния клапанов управления - при всех незадействованных клапанах управления. Усовершенствование предлагаемой в изобретении гидравлической системы заключается в том, что группы клапанов управления отсекаются от источника давления, если эти клапаны управления находятся в нулевом положении, т.е. если ни один из относящихся к этой группе клапанов управления не включен таким образом, что силовой привод сообщается с магистралью высокого давления. В соответствии с предлагаемым решением соединение между магистралью высокого давления и клапанами управления этой группы обеспечивается общей групповой соединительной линией, в которую включен запорный клапан. Благодаря этому групповому запорному клапану групповая соединительная линия перекрыта, если все силовые приводы группы находятся в статическом состоянии.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения это статическое положение распознается электронным блоком (устройством) управления, функционально связанным с группой клапанов управления и подающим исполнительные команды или импульсы на электромагниты клапанов управления. Если сила управляющего тока на входе в этот блок управления уменьшается ниже предельного значения или падает до нуля, запорный клапан переключается в свое закрытое положение.

В соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения группа клапанов управления соединяется с забойной сливной магистралью посредством общей групповой сливной линии и в этой групповой сливной линии определяется расход (поток) гидравлической жидкости. Если этот расход уменьшается ниже предварительно заданного предельного значения или падает до нуля, запорный клапан переключается в свое закрытое положение.

В изобретении предусматривается, что несколько клапанов управления одной секции крепи объединяются в группы, каждая из которых соединяется с забойной напорной магистралью и с забойной сливной магистралью посредством общей групповой подводящей линии и групповой сливной линии. Таким же образом в одну группу можно объединить и все клапаны управления одной секции крепи. В этом случае каждой секции крепи будет соответствовать только один запорный клапан с тем преимуществом, что в статическом положении этой секции крепи, т.е. когда не отрабатываются никакие функции крепи, вся секция изолирована от давления, благодаря чему для этой секции исключается опасность разрыва трубопроводов или утечек гидравлической (рабочей) жидкости.

Ниже изобретение более подробно описано на примере варианта его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:

на фиг.1 - схема гидравлического оборудования для нескольких групп силовых приводов с клапанами управления, оснащенными гидравлически задействуемым запорным клапаном,

на фиг.2 - схема гидравлического оборудования для группы силовых приводов, снабженной электрическим запорным клапаном.

Для описания осуществления настоящего изобретения приводится ссылка на уже упомянутую выше публикацию WO 02/068798 А1. Изобретение относится к гидравлической системе управления для множества секций крепи. Секции механизированной (щитовой) крепи, также называемые щитами, расположены вдоль пласта. Разработка пласта ведется режущим инструментом очистной машины, например режущими барабанами выемочной машины. Уголь, отбитый режущими барабанами выемочной машины, нагружается на конвейер. Конвейер представляет собой лоток, который делится на отдельные секции (рештаки). Каждая секция лотка соединена с одной секцией крепи силовым приводом, в общем случае - силовым цилиндром. Каждая секция крепи служит для крепления очистного забоя. Этой цели служат следующие силовые цилиндры (гидростойки), которые распирают опорную и кровельную плиты, а также поднимают перед подъезжающей выемочной машиной противоотжимной щиток (козырек для удержания угля от высыпания из забоя и кровли), навешенный на переднем конце кровельной плиты, а затем поворачивают его обратно. В конструкцию крепи входят и другие функциональные элементы и силовые приводы.

На фиг.1 схематично показаны три секции 1, 2, 3 крепи. Каждая секция крепи имеет силовые приводы 4, 5, 6, 7, выполненные в виде силовых цилиндров (блок "цилиндр-поршень"). Каждый силовой привод управляется вспомогательным клапаном 8 (обеспечивающим предварительное усиление регулирующего воздействия) и главным клапаном 9, управляемым вспомогательным клапаном. Для приведения в действие вспомогательного клапана 8 используются, во-первых, электромагнит 10 и, во-вторых, микропроцессор 11, которым управляет показанный на фиг.2 блок 13 управления крепью. На каждую секцию крепи имеется по одному блоку управления. Блоки управления нескольких секций крепи соединены между собой общей шиной 25. Команды на выполнение описанных выше функций отдельными секциями крепи могут подаваться в зависимости от скорости продвижения выемочной машины автоматически, вручную с центрального поста управления, вручную с блока управления соседней секции крепи или с переносного прибора ручного управления.

С каждым блоком 13 управления секции крепи связан блок 14 питания, обеспечивающий выпрямление тока и преобразование напряжения питания, подаваемого по линии 15, в напряжение 12 В. Проиллюстрированный на фиг.2 вариант относится также к фиг.1.

Каждый силовой привод 4-7 соединен посредством своего главного клапана 9 с забойной напорной магистралью 16, с одной стороны, и с забойной сливной магистралью 17, с другой. Забойная напорная магистраль 16 обеспечивает подачу исключительно высокого давления, равного, например, более 300 бар. Забойная напорная магистраль 16 и забойная сливная магистраль 17 проходят по длине лавы вдоль нескольких, а в большинстве случаев - всех расположенных в лаве секций крепи.

Каждый клапанный узел, состоящий из вспомогательного клапана 8 и главного клапана 9, прифланцован к соответствующему силовому приводу и соединен с ним напрямую без использования шлангов. Эти клапанные узлы, состоящие из вспомогательного клапана 8 и главного клапана 9, соединены с забойной напорной магистралью посредством подводящей линии 18 (групповой соединительной линии). Для соединения клапанных узлов, состоящих из вспомогательного клапана 8 и главного клапана 9, с забойной сливной магистралью 17 используется общая для группы возвратная сливная линия 19.

В групповую соединительную линию 18 включен запорный клапан 20. В своем исходном положении запорный клапан перекрывает соединение между напорной магистралью 16 и групповой соединительной линией 18. При включении этого клапана его проходное сечение открывается для прохода жидкости. Сказанное относится к схемам, показанным на фиг.1 и 2.

Особенности схемы, показанной на фиг.1, заключаются в следующем.

В групповую сливную линию 19 встроен расходомер 21. Этот расходомер 21 позволяет определять расход гидравлической жидкости в забойную сливную магистраль 17. Расходомер 21 настроен таким образом, чтобы выдавать управляющий сигнал 22, если расход гидравлической жидкости уменьшился ниже предварительно заданного минимального предельного значения или упал до нуля. По этому управляющему сигналу 22 запорный клапан 20 приводится в действие и устанавливается в закрытое положение. Это означает, что при включении одного из вспомогательных клапанов 8 устанавливается соединение между подводящей 18 и сливной 19 линиями, обеспечивающее определенный объемный расход жидкости, объемный расход определяется расходомером 21, а величина управляющего сигнала 22 снижается, что ведет к закрытию запорного клапана 20.

Аналогичным образом групповой запорный клапан может включаться на закрытие в зависимости от расхода гидравлической жидкости в групповой подводящей линии при уменьшении расхода гидравлической жидкости ниже минимального предельного значения. Для этого в подводящей линии предусмотрен расходомер.

В данном случае на чертежах не показано, что запорный клапан включается на открытие, если, как это описано ниже, в блок управления соответствующей секции крепи поступит электрический управляющий сигнал. Как показано на фиг.2, в соединительный кабель 23 между блоком 14 питания и блоком 13 для каждой секции крепи включен амперметр 24, измеряющий силу управляющего тока, соответственно потребление тока блоком 13 управления секции крепи. Это означает, что амперметр 24 позволяет определять, задействован ли блок 13 управления секции крепи через шину 25 для выполнения одной из функций крепи. Амперметр 24 выполнен и настроен таким образом, чтобы при превышении малого предельного значения силы тока выдавать управляющий сигнал 22, по которому запорный клапан 20 переводится в свое открытое положение, в результате чего вся секция 1 (2, 3 ...) крепи подключается к общей забойной напорной магистрали 16. Этим достигается возможность изолировать от давления всю гидравлику каждой секции крепи, прежде всего - склонные к повреждениям шланги гидравлической системы, когда секция крепи находится в статическом, неподвижном состоянии.

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для гидравлического управления крепью. Техническим результатом изобретения является повышение надежности управления за счет исключения опасности возникновения негерметичностей и прорывов соединительных шлангов гидравлической системы путем изоляции от давления всей гидравлики каждой секции крепи, когда секция крепи находится в статическом, неподвижном состоянии. Для этого гидравлическая система управления крепью, включающая множество секций, управляемых для выполнения функций крепи - разгрузки, передвижки и распора, содержащая гидравлические клапаны управления на каждый силовой привод, расположенные вблизи соответствующих силовых приводов и разделенные на группы. Каждая группа соединяется с гидравлической напорной магистралью, проходящей вдоль расположенных по длине лавы секций крепи, посредством групповой соединительной линии, запираемой групповым запорным клапаном в зависимости от состояния клапанов управления при всех незадействованных клапанах управления. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Гидравлическая система управления крепью, включающей множество секций (щиты 1, 2, 3...), управляемых для выполнения функций крепи, прежде всего функций разгрузки, передвижки и распора, содержащая

гидравлические силовые приводы (цилиндры), связанные с каждой секцией крепи и обеспечивающие выполнение функций крепи,

забойную напорную магистраль и забойную сливную магистраль, проходящие вдоль расположенных по длине лавы секций крепи,

гидравлические клапаны управления (вспомогательный и главный клапаны) на каждый силовой привод, соединяющий этот силовой привод с напорной и сливной магистралями и расположенный вблизи него,

по одному блоку (13) управления на каждую секцию крепи для управления силовыми приводами секции посредством управляющих команд на выполнение функций крепи, вводимых в отдельный блок управления,

отличающаяся тем, что клапаны (8, 9) управления разделены на группы, каждая из которых подключена к напорной магистрали посредством групповой соединительной линии (18), запираемой групповым запорным клапаном (20) в зависимости от состояния клапанов (8, 9) управления при всех незадействованных клапанах управления.

Приоритет: 14.05.2003 по пп.1-6.