УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ СЕКЦИЕЙ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ КРЕПИ В ОЧИСТНОМ ЗАБОЕ ШАХТЫ Российский патент 2015 года по МПК E21D23/16 E21D23/26 

Изобретение относится к устройству управления секцией механизированной крепи в очистном забое шахты согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения.

Подобное устройство управления общеизвестно.

При этом существует проблема, что как главные клапаны, так и вспомогательные управляющие клапаны подвержены внутренним утечкам, прежде всего при возникающих высоких давлениях в 450 бар. Из-за высоких энергий потоков утечки они приводят к повреждению и неработоспособности главных клапанов и/или вспомогательных управляющих клапанов, к тому же также к опусканию гидравлически подпираемых грузов.

Поэтому пытаются заранее обнаруживать утечки, что, однако, является сложным в случае внутренних утечек между главным напорным трубопроводом или главным обратным трубопроводом и обратным напорным трубопроводом или обратным трубопроводом. Попытки определить подобные утечки путем звуковых измерений до сих пор терпели неудачу, так как допустимые шумы и прежде всего шумы от потока не удается отделить от недопустимых шумов от потока.

Задача изобретения заключается в том, чтобы быть в состоянии в любое время и с малыми аппаратными затратами, а также затратами труда обнаруживать утечки в любое время, а также на существующих и находящихся в работе установках.

Решение согласно п.1 формулы изобретения исходит из осознания того, что хотя вспомогательные управляющие клапаны и главные клапаны нагружены от общего главного напорного трубопровода главным давлением очистного забоя, однако все же благодаря заданным аппаратным мерам по пп.1-4 формулы изобретения, а также стадиям способа согласно п.8 формулы изобретения возможно дифференцированное обнаружение утечек для главных клапанов и вспомогательных управляющих клапанов.

Тип измерительного устройства для измерения выходящей гидравлической жидкости является в значительной степени произвольным. Для выбора имеет значение то, что должны выдерживаться возникающие давления в 300 бар и более, однако должно быть возможным, по меньшей мере, качественное измерение также и при очень низком давлении и потоке.

Усовершенствование по пп.2 и 3 формулы изобретения позволяет автоматическое измерение утечек без необходимости дополнительного шага переключения, если вспомогательные управляющие и главные клапаны имеют рабочее состояние, в котором связь для рециркуляции заперта. Для этого обратная пружина обратного клапана устанавливается так, что получается корреляция давлений, которые необходимы, с одной стороны, для работы измерительного прибора и, с другой стороны, в обратном трубопроводе для открывания обратного клапана и для соединения обратного трубопровода (9) с главным обратным трубопроводом (5).

В случае усовершенствования по п.3 формулы изобретения перед имеющимся по стандарту обратным клапаном находится отвод для стекания утечки к измерительному устройству. В то время как обратный трубопровод к главному обратному трубопроводу с помощью обратного клапана в зависимости от давления автоматически открывается или закрывается, для стекания утечки к измерительному устройству (20) может быть предусмотрен затвор для того, чтобы иметь возможность соответствовать производственным особенностям измерительного прибора.

Усовершенствование по п.4 формулы изобретения имеет преимущество, что измерительный прибор при всех рабочих состояниях устройства управления остается в работе. Выходной сигнал измерительного устройства постоянно регистрируется, однако оценивается лишь как измерение утечки в рабочих состояниях, в которых обратный трубопровод не управляется вспомогательными управляющими и главными клапанами и поэтому переключен в состояние без давления и должен быть закрыт обратным клапаном. Тем самым возможно постоянное измерение утечек с нарастающим итогом. Можно узнать, увеличивается ли утечка неожиданным образом, что позволяет сделать вывод о дефекте, или превысила ли утечка заданное граничное значение, что делает необходимым техническое обслуживание и ремонт установки.

Автоматизация происходит за счет того, что соединение главного обратного трубопровода с байпасом заперто посредством обратного клапана, который в направлении протекания от байпаса к главному обратному трубопроводу (5) закрыт с помощью обратной пружины, которая существенно слабее, чем обратная пружина обратного клапана в обратном трубопроводе. Этим достигается, что байпас к главному обратному трубопроводу открыт и при малых давлениях, при которых обратный трубопровод к главному обратному трубопроводу и баку еще закрыт.

За счет того, что расходомер в байпасе обратного трубопровода (9) расположен со связью с главным обратным трубопроводом (5), он должен выдерживать очень большие количества протекающей жидкости или быть эффективно защищенным от больших и прежде всего проходящих толчками количеств протекающей жидкости, однако, с другой стороны, должен автоматически и достаточной точностью включаться при самых малых количествах протекающей жидкости во время бездействия установки. Для этой защиты служит усовершенствование по п.5 формулы изобретения.

Расходомеры имеются на рынке в многочисленных конструктивных вариантах и большом числе принципов действия. Пп.6 и 7 формулы изобретения демонстрируют существенные принципы действия. Статические, то есть объемные расходомеры пригодны также для обнаружения самых малых количеств утечки. Гидродинамические расходомеры с манометром требуют наличия скорости течения, однако, с другой стороны, являются надежными и не восприимчивы к скачкам давления.

На чертеже изобретение разъясняется на примерах осуществления. На фиг.1, фиг.1А и фиг.2 показаны устройства управления секцией механизированной крепи в очистном забое шахты для приведения в действие гидравлического генератора 1 усилия (показан узел «цилиндр/поршень») в смысле извлечения, продвижения, установки секции механизированной крепи, называемой также секцией щитовой механизированной крепи. Нижеследующее описание справедливо для всех примеров осуществления, если только настоятельно не указывается на один из примеров осуществления.

Каждый генератор усилия с помощью трубопроводов 2 и 3 может быть соединен с главным напорным трубопроводом 4 и главным обратным трубопроводом 5. Главный напорный трубопровод и главный обратный трубопровод идут через весь очистной забой; то есть все секции механизированной крепи связаны с ними указанным образом. С каждым генератором усилия соотнесен главный клапан 6, который управляет соединением трубопроводом 2 и 3 с главным напорным трубопроводом и главным обратным трубопроводом. Для этого все главные клапаны б соединены с главным напорным трубопроводом 4 через напорный трубопровод 8 и с главным обратным трубопроводом 5 - через обратный трубопровод 9.

Главные клапаны 6 управляются гидравлически для приведение в действие через вспомогательные управляющие клапаны. Для этого вспомогательные управляющие клапаны приводятся в действие электронным устройством 10 ввода за счет непоказанных магнитов таким образом, что главные клапаны через гидравлические управляющие трубопроводы 11, 12 приводятся в действие одним или другим образом. Для этого вспомогательные управляющие клапаны также соединены с главным напорным трубопроводом 4 и с главным обратным трубопроводом 5, а именно: с главным напорным трубопроводом 4 через комбинацию трубопроводов из напорного трубопровода 8 и вспомогательного управляющего напорного трубопровода 13, и с главным обратным трубопроводом 5 через комбинацию трубопроводов из обратного трубопровода 9 и вспомогательного управляющего обратного трубопровода 14. Посредством вспомогательных управляющих клапанов в трубопроводах 11 и 12 устанавливается требуемое для переключения и удерживания главных клапанов давление.

Помимо этого гидравлическая система оснащена обратными клапанами и фильтрами, которые здесь не все должны быть описаны.

В общий для всех вспомогательных управляющих клапанов управляющий напорный трубопровод 13 встроен фильтр 17. Этот фильтр может быть заменен запорным устройством, которое здесь представлено как перекрываемый запорный клапан 18.

К фиг.1: в общий для всех клапанов, то есть главных клапанов и вспомогательных управляющих клапанов обратный трубопровод 9 встроен отводной клапан 19, посредством которого перекрывается связь с главным обратным трубопроводом 5 и обратный трубопровод может быть связан с измерительным устройством 20.

Однако запирание обратного трубопровода может происходить также только лишь посредством обратного клапана 21, который должен присутствовать в любом случае для того, чтобы препятствовать попаданию давления, которое может образоваться в главном обратном трубопроводе, в обратный трубопровод 9. Этот обратный клапан 21 смещен обратной пружиной 24, например, с упругой силой, соответствующей 2 барам. Отводной клапан заменен тройником 22 в обратном трубопроводе 9 с отводом к стоку утечки к измерительному устройству 20 для измерения утечки.

Это видно на подробном изображении согласно фиг.1А. Поскольку этот сток утечки не находится под давлением, то усилие закрывания обратной пружины 24 в обратном клапане 21 достаточно для закрывания соединения между обратным трубопроводом 9 и главным обратным трубопроводом 5. Таким образом, утечка не может стекать назад в главный обратный трубопровод 5, а неизбежно попадает в измерительное устройство 20. В отводе может быть предусмотрен запорный клапан 28, чтобы отключать измерение утечки.

Измерительный прибор может быть, например, измерительным сосудом, с помощью которого может улавливаться и измеряться образовавшееся в единицу времени количество утечки гидравлической жидкости.

Все показанные здесь клапаны и трубопроводы, включая фильтр, обратные клапаны и т.п. секции щитовой механизированной крепи или группы генераторов усилия секции щитовой механизированной крепи предпочтительно помещены в стальной блок. Это до сих пор препятствовало обнаружению утечек внутри подобного стального блока, так как стальной блок соединен как с давлением главного напорного трубопровода, например, 450 бар, так и с давлением главного обратного трубопровода, например, 30 бар, и поэтому потоки утечки не выходят наружу.

С дополнительным оборудованием согласно настоящему изобретению, однако, удается определить, имеются ли внутренние утечки недопустимого размера, и могут ли и в каком размере эти утечки поставлены в соответствие вспомогательным управляющим клапанам или главным клапанам.

Для этого сначала посредством включения запирающего клапана 18 или заменой фильтра 17 (не показанным) запирающим элементом запирается управляющий напорный трубопровод 13. Тогда переключается и отводной клапан 19, так что соединение обратного трубопровода 9 с главным обратным клапаном 5 закрывается, и вместо этого устанавливается соединение с измерительным устройством 20. Утечка в течение заданной единицы времени дает первую измеренную величину. Теперь регулирующий напорный трубопровод снова открывается, и утечка измеряется еще один раз в течение такой же единицы времени с получением второй измеренной величины. Первая измеренная величина представляет собой утечку только главных клапанов, вторая измеренная величина - внутреннюю утечку всей системы, а разность первой и второй измеренных величин - утечку только вспомогательных управляющих клапанов. Если одна из этих измеренных величин или разность превышает заданную границу, установка выводится из эксплуатации до устранения утечки путем замены поврежденных клапанных элементов.

К фиг.2: в общий для всех клапанов, то есть главных клапанов и вспомогательных управляющих клапанов обратный трубопровод 9 встроен Т-образный отвод, к которому подключен байпас 27 с соединением к главному обратному трубопроводу 5. Байпас 27 обходит обратный клапан 21. В байпас в качестве измерительного устройства 20 встроен расходомер, а также второй обратный клапан 25. Этот обратный клапан 25 имеет такое же направление протока, как и обратный клапан 21, и препятствует тому, чтобы давление, которое может создаваться в главном обратном трубопроводе, попадало в байпас 27. Однако этот обратный клапан 25 за счет обратной пружины 26 смещен существенно слабее, например менее чем на 1 бар, чем обратный клапан 21 с обратной пружиной 24, например соответственно на 2 бара. Перед расходомером в качестве гидравлического сопротивления 23 подключен дроссель. Тем самым расход жидкости через байпас, а также давление перед расходомером ограничиваются в степени, которая допустима для расходомера, и как массовые потери допустим для управления. Вместо дросселя или дополнительно байпас 27 может быть оснащен запорным клапаном 28, который открывается только для измерения утечек - см. к этому фиг.1А.

Также и с помощью оборудования согласно фиг.2 можно не только определить, имеются ли внутренние утечки недопустимого размера и могут ли и в каком размере эти утечки поставлены в соответствие вспомогательным управляющим клапанам или главным клапанам. Следует заметить, что выходной сигнал расходомера 20 регистрируется как электронный сигнал устройством 10 управления через непоказанную линию длительное время. Устройство управления регистрирует также рабочее состояние вспомогательных управляющих и главных клапанов. Поэтому устройство управления может определить, переключены ли вспомогательные управляющие или главные клапаны в рабочее состояние, при котором обратный трубопровод не должен иметь обратного потока к баку. Приходящий при этом рабочем состоянии выходной сигнал расходомера 20 устройство управления может оценить как сигнал утечки. При этом управляющий напорный трубопровод 13 может быть заперт путем приведения в действие запорного клапана 18 (или заменой фильтра 17 (не показанным) запирающим элементом). Таким образом, вспомогательные управляющие клапаны не подвергаются воздействию давления и находятся в их нерабочем положении. Обратный трубопровод 9 может пропускать только поток утечки главных управляющих клапанов. Этот поток утечки создает лишь небольшое давление, которого недостаточно для того, чтобы открыть обратный клапан 21, преодолевая упругую силу 24, но вполне достаточно для того, чтобы открыть, преодолевая упругую силу 26, обратный клапан 25 в байпасе 27. Следовательно, соединение с главным обратным трубопроводом устанавливается через измерительный прибор/расходомер 20. Утечка главных управляющих клапанов может, таким образом, быть определена в течение заданной единицы времени. Запорный клапан 18 управляющего напорного трубопровода может быть также открыт. Тогда образующееся в течение одинаковой единицы времени количество утечки происходит из всей системы вспомогательных управляющих и главных управляющих клапанов. Разность первой и второй измеренных величин представляет собой лишь утечку вспомогательных управляющих клапанов. Если одна из этих измеренных величин или разность превышает заданную границу, то вся установка выводится управляющим устройством 10 из эксплуатации для устранения утечки путем замены поврежденных клапанных элементов.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

гидравлический генератор 1 усилия узел «цилиндр/поршень»

трубопровод 2

трубопровод 3

главный напорный трубопровод 4

главный обратный трубопровод 5

главный клапан 6

вспомогательный управляющий клапан 7

напорный трубопровод 8

обратный трубопровод 9

электронное управляющее устройство, устройство ввода 10

гидравлические управляющие трубопроводы 11

гидравлические управляющие трубопроводы 12

вспомогательный управляющий напорный трубопровод 13

фильтр 17

запираемый запирающий клапан 18

отводной клапан 19, отвод (19)

измерительный сосуд, измерительный прибор, расходомер 20

обратный клапан 21

тройник 22

дроссель 23

обратная пружина 24

обратный клапан 25

обратная пружина 26

байпас 27

запорный клапан 28

Изобретение относится к гидравлическим средствам управления секцией механизированной крепи. Техническим результатом является обеспечение в любое время и с малыми аппаратными затратами обнаруживать утечки. Предложено устройство управления секции механизированной крепи в очистном забое шахты для приведения в действие гидравлических генераторов усилия, которое содержит множество главных клапанов для соединения генераторов усилия секции механизированной крепи с главным напорным трубопроводом и главным обратным трубопроводом и такое же число вспомогательных управляющих клапанов, которые приданы для регулирования соответственно главному клапану и через общий для всех вспомогательных управляющих клапанов вспомогательный управляющий напорный трубопровод соединены с главным напорным трубопроводом, а через общий для главных клапанов и вспомогательных управляющих клапанов обратный трубопровод - с главным обратным трубопроводом. При этом вспомогательный управляющий напорный трубопровод (13) выполнен с возможностью запирания, а обратный трубопровод (9) выполнен с возможностью запирания в направлении главного обратного трубопровода (5) и выполнен с возможностью соединения с измерительным устройством (20) для измерения выходящей гидравлической жидкости. За счет выборочного запирания или же открывания вспомогательного управляющего напорного трубопровода (13) внутренняя утечка может быть раздельно установлена для главных клапанов и вспомогательных управляющих клапанов. Измерительное устройство (20) может быть измерителем скорости потока или иным расходомером, который расположен в байпасе. За счет установки обратного клапана (25) в байпасе достигают, что обратный трубопровод (9) является протекаемым лишь при превышении установленного граничного давления, а байпас, напротив, всегда, то есть также при запирании напорного трубопровода. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство управления секции механизированной крепи в очистном забое шахты для приведения в действие гидравлических генераторов усилия в смысле извлечения, продвижения, установки с множеством главных клапанов для соединения генераторов усилия секции механизированной крепи с главным напорным трубопроводом и главным обратным трубопроводом, с вспомогательными управляющими клапанами, которые приданы для регулирования соответственно главному клапану и через общий для всех вспомогательных управляющих клапанов вспомогательный управляющий напорный трубопровод соединены с главным напорным трубопроводом, а через общий для главных клапанов и вспомогательных управляющих клапанов обратный трубопровод - с главным обратным трубопроводом,
отличающееся тем, что
вспомогательный управляющий напорный трубопровод (13) выполнен с возможностью запирания, и обратный трубопровод (9) выполнен с возможностью запирания в направлении главного обратного трубопровода (5) и выполнен с возможностью соединения с измерительным устройством (20) для измерения выходящей гидравлической жидкости.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что обратный трубопровод (9) выполнен с возможностью запирания в направлении главного обратного трубопровода (5) за счет того, что соединение главного обратного трубопровода (5) с обратным трубопроводом (9) заперто посредством обратного клапана (21), который в направлении течения от обратного трубопровода (9) к главному обратному трубопроводу (5) закрыт за счет упругой силы обратной пружины (24) обратного клапана (21) против давления обратного трубопровода (9), при этом упругая сила обратной пружины (24) установлена так, что обратный клапан (21) открывает соединение от обратного трубопровода (9) к главному обратному трубопроводу (5) лишь тогда, когда давление в обратном трубопроводе (9) превышает установленное граничное давление, при этом граничное давление установлено выше, чем давление для работы измерительного прибора.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что перед обратным клапаном (21) расположен отвод (19) для стекания утечки к измерительному устройству (20), который постоянно открыт для протекания между обратным трубопроводом (9) и главным обратным трубопроводом (5) и предпочтительно выполнен с возможностью запирания для стекания утечки к измерительному устройству (20).

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что измерительное устройство (20) является расходомером, что расходомер расположен в байпасе (27) обратного трубопровода (9) с соединением к главному обратному трубопроводу (5), что соединение главного обратного трубопровода (5) к байпасу (27) заперто посредством обратного клапана (25), который в направлении течения от байпаса (27) к главному обратному трубопроводу (5) закрыт за счет упругой силы обратной пружины (26) обратного клапана (25) против давления в байпасе (27), при этом упругая сила обратной пружины (26) установлена так, что обратный клапан (25) открывает соединение от байпаса (27) к главному обратному трубопроводу (5), когда давление в байпасе (27) меньше или равно давлению для работы измерительного прибора, прежде всего его требуемому выходному давлению.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что в байпасе расположено гидравлическое сопротивление, дроссель или диафрагма (23).

6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что измерительное устройство является объемным расходомером, который имеет по меньшей мере одну измерительную камеру с неподвижными или предпочтительно подвижными стенками измерительной камеры для измерения образующегося за единицу времени количества утечки, прежде всего счетчик с парой зубчатых колес или счетчик с овальными зубчатыми колесами.

7. Устройство по п.4, отличающееся тем, что измерительное устройство (20) является гидродинамическим расходомером с манометром для измерения падения давления в сужении, прежде всего измерительной мембране, прежде всего поплавковым расходомером.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что элементы по п.1 встроены в клапанный блок, что вспомогательный управляющий напорный трубопровод (13) имеет выполненный с возможностью замены фильтр (17), который является заменяемым на запирающий элемент, и что к обратному трубопроводу (9) является подключаемым измерительный сосуд (20).