УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ЖИДКОСТИ Российский патент 2016 года по МПК B01F15/04 G05D11/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству для кондиционирования гидравлической жидкости путем дозированного добавления концентрата.

Уровень техники

Гидравлические жидкости в горнодобывающей промышленности состоят на 95-98% из воды, причем остальные составные части являются химикалиями, т.н. концентратом, которые обеспечивают защиту от коррозии, предотвращают образование бактерий или рост грибков и одновременно смазывают скользящие конструктивные элементы. При этом в практических условиях важно точное поддержание соответствующей, специфической для установки пропорции смешивания. При добавлении слишком малого количества концентрата возникает угроза функционированию установки. Если, однако, используется слишком большое количество концентрата, то бессмысленно возрастают эксплуатационные издержки.

Из уровня техники известные смесительные установки, при которых приток свежей воды измеряют с помощью датчика объемного расхода, после чего в соответствии с количеством воды подмешивают концентрат. В случае таких известных установок производят измерение концентрации и дополнительную подрегулировку в соответствии с измеренной величиной. По этой причине эти установки имеют комплексную конструкцию и используют несколько электродвигателей с питанием высоким напряжением, что, в частности, нежелательно для подземных разработок.

Ближайшим аналогом данного изобретения является техническое решение, представленное в патенте RU 2435632, в котором раскрыта система для приготовления раствора жидкости путем дозированного добавления концентрата, содержащая впускное отверстие для жидкости, резервуар (104) для химиката (концентрата), насос (124) концентрата и смесительную камеру (102) с выпускным отверстием (143).

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание установки для кондиционирования гидравлической жидкости, которая с помощью несложных средств с подводом лишь незначительных количеств электрической энергии поддерживает неизменным пропорцию смешивания гидравлической жидкости и концентрата.

Эта задача решается признаками пункта 1 формулы изобретения, и, в частности, с помощью устройства для кондиционирования гидравлической жидкости, предпочтительно воды, посредством дозированного добавления концентрата, причем устройство содержит впускное отверстие для некондиционированной гидравлической жидкости, резервуар для концентрата, насос концентрата и смесительную камеру с выпускным отверстием для кондиционированной жидкости. При этом в соответствии с изобретением насос концентрата может приводиться в действие некондиционированной гидравлической жидкостью, подведенной через впускное отверстие.

Изобретение основано на том, что в подземной разработке в качестве гидравлической среды используют воду, причем снабжение водой (свежей водой) в нормальном случае производится при давлении, по меньшей мере, от 10 бар до 100 бар. В соответствии с изобретением это давление воды используют для привода в действие насоса концентрата, так что можно отказаться от использования электрических двигателей и задействования высоких электрических напряжений.

Предпочтительные формы исполнения изобретения описаны в описании, на чертеже, а также в дополнительных пунктах формулы изобретения.

В соответствии с первой предпочтительной формой исполнения насос концентрата может представлять собой поршневой насос с, по меньшей мере, одним поршнем. Управление работой такого поршневого насоса можно осуществлять с помощью электрогидравлической системы управления с использованием сравнительно несложных средств, в то время как поршневое пространство и кольцевое пространство приводного поршня насоса чередующим образом нагружаются давлением.

В соответствии со следующей предпочтительной формой исполнения насос концентрата может быть оснащен выпускным отверстием для некондиционированной гидравлической жидкости, которое соединено со смесительной камерой. За счет этого использующийся для привода насоса концентрата поток флюида можно использовать предпочтительным образом одновременно для смешивания с концентратом, после чего присутствующую в гидравлической жидкости энергию можно использовать для привода насоса концентрата.

В соответствии со следующей предпочтительной формой исполнения насос концентрата может быть выполнен таким образом, что в одном ходе поршня в смесительную камеру могут транспортироваться некондиционированная гидравлическая жидкость и концентрат в фиксированной пропорции смешивания. Для одного варианта соотношения смешивания насос концентрата может быть оснащен выпускным отверстием для концентрата, которое соединено, с одной стороны, со смесительной камерой и, с другой стороны, с перепускной линией в резервуаре для концентрата, которая может запираться клапаном. Таким образом, концентрат, транспортируемый насосом концентрата, можно либо вводить в смесительную камеру, либо, однако, отводить через перепускную линию в резервуар для концентрата, так что подмешивания концентра не производится. За счет контролируемого отпирания клапана можно тем самым регулировать пропорцию смешивания.

В соответствии со следующей предпочтительной формой исполнения может быть предусмотрена система измерения пути для движения поршня поршневого насоса, причем с помощью системы измерения пути может быть определен объем подведенного в смесительную камеру концентрата и/или некондиционированной гидравлической жидкости. То есть за счет определения хода поршня можно несложным образом определять подведенный в смесительную камеру объем некондиционированной гидравлической жидкости, так как известны поверхности поперечного сечения поршневого пространства и кольцевого пространства приводного цилиндра, в котором возвратно-поступательно движется приводной поршень. Другими словами, приводной поршень служит для насоса концентрата одновременно в качестве измерительного поршня для подведенного количества некондиционированной гидравлической жидкости. Таким же образом посредством определения пути поршня поршневого насоса можно определять также весьма точным образом количество (объем) подведенного концентрата. За счет этого определяют как закачанное количество концентрата, так и закаченное количество некондиционированной гидравлической жидкости (воды). За счет такого волюметрического дозирования может весьма точно выставляться желаемая пропорция смешивания без необходимости непрерывного сравнения фактических/заданных величин. Более того, начальной калибровки достаточно для длительного прецизионного регулирования желаемой пропорции смешивания.

В случае предусмотрения системы управления, которая управляет работой клапана перепускной линии в зависимости от хода поршня, то есть отпирает и запирает клапан при определенном частичном ходе поршня, может быть достигнуто особенно точное дозирование.

В соответствии со следующей предпочтительной формой исполнения все устройство в целом может эксплуатироваться с использованием напряжений в низковольтном диапазоне, то есть с использованием напряжения, например, 12 В. Такое напряжение может также безопасно и искробезопасно использоваться в подземных разработках и достаточно для привода в действие электрогидравлической системы управления и управляемых ей магнитных клапанов, которые могут быть выполнены, в частности, в качестве вентилей с опережающим управлением.

В соответствии со следующей предпочтительной формой исполнения изобретения, оно может содержать присоединение резервуара для соединения с гидравлическим резервуаром, причем в устройстве предусмотрена труба уровня заполнения с измерителем уровня, которая сообщающимся образом соединена с присоединением резервуара с целью измерения уровня заполнения. Таким образом, резервуар не нуждается в особом измерителе уровня заполнения и на соответствующем изобретению смесительном устройстве предусмотрены все необходимые для кондиционирования конструктивные элементы или чувствительные элементы. Тем самым устройство может быть выполнено на резервуаре в качестве присоединительного модуля, причем на резервуаре в качестве точки крепления может служить присоединение насоса. За счет этого соответствующее изобретению устройство может несложным образом соединяться с уже существующими системами, которые, однако, не нуждаются в дооснащении новым резервуаром.

Краткое описание чертежа

В последующем настоящее изобретение описывается в качестве примера на основании предпочтительной формы исполнения со ссылкой на приложенный чертеж.

Фигура показывает схематический вид сбоку на устройство для кондиционирования гидравлической жидкости.

Как показывает фиг. 1, изображенное устройство для кондиционирования гидравлической жидкости путем дозированного добавления концентрата содержит компактный модуль 10 в качестве смесительного устройства, которое пристыковано к модулю 12 резервуара по типу присоединяемого модуля. Модуль 12 резервуара содержит резервуар 14 с гидравлической жидкостью 16, причем на основании резервуара предусмотрено открывающееся в горизонтальном направлении присоединение 18, к которому в случае использовании обычных установок подключают гидравлический насос. В соответствии с изобретением, однако, к присоединению 18 подключена смесительная установка в качестве присоединяемого модуля 10, а именно через присоединение 20 резервуара, к которому внутри смесительной установки 10 примыкает смесительная камера 22.

В случае изображенного примера исполнения смесительная камера 22 простирается в основном горизонтально, в отличие от чего от смесительной камеры 22 в области присоединения 20 резервуара предусмотрена вертикально проходящая труба 24 уровня заполнения, в которой по принципу сообщающихся сосудов гидравлическая жидкость находится на том же уровне, что и в гидравлическом резервуаре 14. В трубе 24 уровня заполнения предусмотрен измеритель 26 уровня, который передает сигнал на систему 30 управления, которая через линию 31 запитывается напряжением в низковольтном диапазоне, например, 12 В, и которая соединена с линией 32 передачи данных с целью выдачи сигналов измерения и управления. С помощью системы 30 управления и измерителя 26 уровня тем самым может определяться уровень заполнения в резервуаре 14.

Как далее поясняется на фиг. 1, смесительное устройство 10 содержит впускное отверстие 34 для некондиционированной гидравлической жидкости, в случае изображенного примера исполнения - свежей воды, резервуар 36 для концентрата, расположенный в резервуаре 36 для концентрата насос 38 концентрата и уже описанную выше смесительную камеру, которая соединена с выпускным отверстием 28 для кондиционированной гидравлической жидкости.

Насос 38 концентрата в случае изображенного примера выполнен в качестве поршневого насоса и, в частности, в качестве всасывающего насоса. Поршневой насос 38 содержит один приводной поршень 40 и один накачивающий поршень 42, причем приводной поршень 42 может перемещаться с возвратно-поступательным движением в накачивающем цилиндре 43. При этом поршневое пространство и кольцевое пространство приводного цилиндра 41 выполнены отдельными от поршневого пространства и кольцевого пространства накачивающего цилиндра 43. Для перемещения обоих жестко соединенных между собой поршней 40 и 42 с возвратно-поступательным движением в поршневом пространстве рабочего цилиндра 41 предусмотрено присоединение 44 поршневого пространства, а в кольцевом пространстве рабочего цилиндра 41 предусмотрено присоединение 46 кольцевого пространства. За счет этого насос 38 концентрата может приводиться в действие подведенной от впускного отверстия 34, некондиционированной гидравлической жидкостью, в то время как осуществляется подходящее переключение описанных ниже клапанов.

Закачивание концентрата 17, находящегося в резервуаре 36 концентрата, производится накачивающим поршнем 42, который содержит между кольцевой камерой и поршневой камерой накачивающего цилиндра 43 обратный клапан 48, причем на основании накачивающего цилиндра 43 предусмотрен следующий обратный клапан 49. За счет изображенного расположения обратных клапанов 48 и 49 при ходе вверх накачивающего цилиндра 42 концентрат 17 всасывается в поршневое пространство накачивающего цилиндра, в то время как концентрат одновременно отдается из кольцевого пространства накачивающего цилиндра 43 в выпускное отверстие 50. При ходе вниз нижний обратный клапан 49 запирается и концентрат закачивается из поршневого пространства через обратный клапан 48 во впускное отверстие 50. Выпускное отверстие 50 для закаченного концентрата соединено, с одной стороны, с помощью линии 52 со смесительной камерой 22. С другой стороны, существует соединение с помощью линии с дозирующим клапаном 60, который запирает или деблокирует перепускную линию 54 в резервуар 36 концентрата. При закрытом дозирующем клапане 60 насос 38 концентрата подает концентрат 17 через линию 52 к, по меньшей мере, одному соплу 56 в смесительной камере 22, причем впрыск концентрата в смесительную камеру 22 осуществляется через обратный клапан 62, так что концентрат постоянно впрыскивается под давлением в смесительную камеру 22. При открытом дозирующем клапане 60 насос 38 концентрата накачивает концентрат не в смесительную камеру 22, а через перепускную линию 54 назад в резервуар 36 концентрата, так как в линии 52 не может быть создано давление, достаточное для отпирание обратного клапана 62.

Для достижения движения накачивания насоса 38 концентрата предусмотрены два 2/3-ходовых клапана 64 и 66, управление которыми осуществляется двумя электромагнитными клапанами 74 и 76 с опережающим управлением. Таким же образом для управления дозирующим клапаном 69 предусмотрен клапан 78 с опережающим управлением. Все клапаны 74, 76 и 78 с опережающим управлением соединены с системой 30 управления и переключаются ей.

За счет соответствующего приведения в действие клапанов 74 или 76 клапаны 64 или 66 переключаются таким образом, что поступающая от впускного отверстия 34 свежая вода подается либо в присоединение 44, либо, однако, в присоединение 46 насоса 38 концентрата. В этом случае другое соответствующее присоединение 46 или 44 соответственно соединено с перепускной линией 80, которая через, по меньшей мере, одно сопло впадает в смесительную камеру 22. Таким образом, насос 38 концентрата приводится в действие подведенной от впускного отверстия 34, некондиционированной гидравлической жидкостью и использующаяся для привода в действие насоса 38 концентрата гидравлическая жидкость выдается в режиме накачивания в смесительную камеру 22. Подходящее управление работой клапанов осуществляется при этом системой 30 управления.

Датчик 27 давления определяет давление в области впускного отверстия 34 и с помощью системы 30 управления обеспечивает то, что работа смесительной установки может осуществляться только в том случае, если также на впускном отверстии присутствует достаточное давление воды. Для измерения уровня заполнения в резервуаре 36 концентрата предусмотрен датчик 57 уровня заполнения, который также соединен с системой 30 управления. Наконец, соответствующее изобретению смесительное устройство содержит также систему 87 измерения пути, которая соединена с системой 30 управления и определяет движение поршня 40 или также поршня 48 поршневого насоса 38. В случае изображенного примера исполнения система 87 содержит центральный язычковый стержень, с помощью которого может быть точно определен ход поршня 40. Таким образом, одновременно может быть определен объем некондиционированной гидравлической жидкости, подведенной в режиме закачивания в смесительную камеру 22, равно как и количество закачанного концентрата.

Как показывает фигура, смесительный модуль 10 имеет компактное конструктивное исполнение. Все необходимые элементы могут быть расположены на модуле 10, причем модуль 10 может быть через присоединение 18 насоса пристыкован к резервуару 14.

В соответствии с изобретением присутствующее на впускном отверстии 34 давление воды в диапазоне, по меньшей мере, от 10 до более чем 100 бар, используется для привода в действие насоса 38 концентрата. Подводящая линия к обеим сторонам приводного поршня 40 соответственно оснащена 2/3-ходовым клапаном 74 или 76, которые соединяют соответственно одну стороны приводного цилиндра 41 с линией 34 подачи свежей воды либо, однако, со смесительной камерой 22.

Если в режиме накачивания осуществляется вмешательство без управления, то в этом случае пропорция смешивания возникает за счет соотношений поверхностей рабочего поршня 40 и накачивающего поршня 42. Количество транспортируемого материала может варьироваться, в то время как в зависимости от хода поршня концентрат отводится назад в резервуар 36 для концентрата через дозирующий клапан 60. Процесс в целом регулируется с помощью системы 30 управления, которая искробезопасно работает с питанием от низкого напряжения.

Устройство для кондиционирования гидравлической жидкости по изобретению относится к средствам для кондиционирования гидравлической жидкости путем добавления концентратов. Оно содержит впускное отверстие для некондиционированной жидкости, резервуар для концентрата, насос концентрата и смесительную камеру с выпускным отверстием для кондиционированной жидкости. Причем насос концентрата может приводиться в действие гидравлической жидкостью, подведенной от впускного отверстия. Технический результат, достигаемый при использовании устройства по изобретению, заключается в поддержании неизменной пропорции смешивания гидравлической жидкости и концентрата. 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство (10) для кондиционирования гидравлической жидкости путем дозированного добавления концентрата, содержащее впускное отверстие (34) для не-кондиционированной гидравлической жидкости, резервуар (36) для концентрата, насос (38) концентрата и смесительную камеру (22) с выпускным отверстием (28) для кондиционированной гидравлической жидкости, причем насос (38) концентрата выполнен с возможностью привода с помощью некондиционированной гидравлической жидкости, подведенной от впускного отверстия (34).

2. Устройство по п. 1, в котором
насос (38) концентрата выполнен в виде поршневого насоса, по меньшей мере, с одним поршнем (40, 42).

3. Устройство по п. 1, в котором
насос (38) концентрата снабжен присоединением (46) для некондиционированной гидравлической жидкости, которое соединено со смесительной камерой (22).

4. Устройство по п. 2 или 3, в котором
с помощью насоса (38) концентрата с одним ходом поршня в смесительную камеру (22) может транспортироваться фиксированная пропорция смешивания некондиционированной гидравлической жидкости и концентрата.

5. Устройство по п. 1, в котором
насос (38) концентрата выполнен с выпускным отверстием (50) для концентрата (17), который соединен со смесительной камерой (22), запираемой дозирующим клапаном (60) перепускной линии (54) в резервуар (36) для концентрата.

6. Устройство по п. 1, в котором
предусмотрена система (87) измерения пути движения поршня (40, 42) поршневого насоса, и с помощью системы (87) измерения пути может определяться объем не-кондиционированной гидравлической жидкости, подведенной в смесительную камеру (22).

7. Устройство по п. 1,
отличающееся тем, что
предусмотрен измерительный поршень (40) для подведенного количества концентрата и/или некондиционированной гидравлической жидкости, и что этот измерительный поршень (40) одновременно служит в качестве приводного поршня для насоса (38) концентрата.

8. Устройство по п. 5, в котором
предусмотрена система (30) управления, которая управляет работой дозирующего клапана (60) в зависимости от хода поршня (40).

9. Устройство по п. 1,
отличающееся тем, что
оно может работать с использованием напряжения в низковольтном диапазоне.

10. Устройство по п. 1, в котором
оно содержит присоединение (20) резервуара для соединения с гидравлическим резервуаром (14), и в устройстве предусмотрена труба (24) для измерения уровня заполнения с измерителем (26) уровня заполнения, которая сообщающимся образом соединена с присоединением (20) резервуара с целью измерения уровня заполнения в подключенном резервуаре (14).