ЭНЕРГОГЕНЕРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ПОДЪЕМНОГО СОСУДА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГИБКОЙ НАПРАВЛЯЮЩЕЙ СИСТЕМЫ Российский патент 2019 года по МПК H02J7/32 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к энергогенерирующему устройству подъемного сосуда, в частности, к энергогенерирующему устройству подъемного сосуда с использованием гибкой направляющей системы.

Предпосылки создания изобретения

Подъемные сосуды широко применяют в промышленном производстве в качестве типичного транспортного средства в подземных угольных шахтах, высотных зданиях и при крупномасштабном распределении и транспортировке оборудования. Поскольку подъемный сосуд перемещается в процессе работы, использование проводного источника энергии для подачи энергии на электрическое устройство в подъемном сосуде затруднено. В настоящее время для обеспечения питания используют аккумулятор, в частности, в подъемных сосудах, применяемых в шахтах. Использование аккумулятора решает проблему с питанием энергией устройств в подъемном сосуде. Однако после разрядки аккумулятора необходимо вручную удалить разряженный аккумулятор и заменить его заряженным аккумулятором или использовать систему зарядки, установленную на поверхности земли, для выполнения зарядки. Указанный процесс не только требует использования рабочей силы, но и сокращает коэффициент использования подъемного сосуда. Кроме того, замена аккумулятора и процесс зарядки приводят к потенциальным угрозам безопасности в случае угольных шахт.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача изобретения: Для решения проблем, вызванных использованием аккумулятора для питания известного из уровня техники гибкого подъемного сосуда, например, необходимости в периодической замене аккумулятора, сокращении коэффициента использования подъемного сосуда и возможных угрозах безопасности во время зарядки, согласно настоящему изобретению раскрывается гибкий подъемный сосуд, содержащий энергогенерирующее устройство гибкого подъемного сосуда, которое является безопасным и надежным и обеспечивает возможность зарядки аккумулятора в подъемном сосуде при работе подъемного сосуда.

Для решения вышеуказанной задачи в настоящем изобретении предложено энергогенерирующее устройство подъемного сосуда с использованием гибкой направляющей системы, в котором энергогенерирующее устройство содержит секцию источника энергии, секцию передачи энергии и электрическую секцию.

Секция источника энергии содержит закрепленный ролик, предварительно нагруженную пружину, корпус, основание с углублением скольжения, скользящий ролик, натяжную пружину и U-образный блок скольжения; причем основание с углублением скольжения соединено с верхней частью гибкого подъемного сосуда, и корпус соединен с основанием с углублением скольжения посредством линейного подшипника, при этом корпус выполнен с возможностью перемещения по прямой линии на основании с углублением скольжения; причем закрепленный ролик и скользящий ролик расположены симметрично с двух сторон направляющего троса, и ось закрепленного ролика установлена на подшипнике закрепленного ролика корпуса; при этом предварительно нагруженная пружина соединена одним концом с корпусом, а другим концом - с основанием с углублением скольжения; при этом скользящий ролик установлен на подшипнике скользящего ролика U-образного блока скольжения, а U-образный блок скольжения выполнен с возможностью перемещения по прямой линии в U-образной канавке скольжения на корпусе; при этом натяжная пружина соединена одним концом с корпусом, а другим концом - с U-образным блоком скольжения; причем под комбинированным действием предварительно нагруженной пружины и натяжной пружины закрепленный ролик и скользящий ролик совместно плотно прижаты к направляющему тросу.

Секция передачи энергии содержит энергогенегенератор, электромагнитную муфту, шкив электромагнитной муфты, клиновой ремень и шкив энергогенегенератора, причем входной вал электромагнитной муфты соединен с осью закрепленного ролика, выходной вал электромагнитной муфты соединен со шкивом электромагнитной муфты, шкив электромагнитной муфты соединен со шкивом энергогенегенератора посредством клинового ремня, при этом шкив энергогенегенератора установлен на входном валу энергогенегенератора.

Секция источника энергии содержит электрический шкаф, установленный на верхней части гибкого подъемного сосуда, причем упомянутый электрический шкаф соединен с электромагнитной муфтой, энергогенегенератором и аккумулятором.

Кроме того, электрический шкаф содержит модуль преобразования сигналов и модуль управления электромагнитной муфтой.

Входной конец модуля преобразования сигналов соединен с выходным концом энергогенератора посредством силового кабеля энергогенератора, а выходной конец модуля преобразования сигналов соединен с интерфейсом зарядки аккумулятора подъемного сосуда посредством линии подключения аккумулятора.

Модуль управления электромагнитной муфтой содержит селектор напряжения, компаратор напряжения и реле; причем напряжение срабатывания зарядки подают через первый входной конец селектора напряжения, напряжение срабатывания разрядки подают через второй входной конец селектора напряжения, при этом выходной конец селектора напряжения соединен с первым входным концом компаратора напряжения, и второй входной конец компаратора напряжения соединен с выходным концом аккумулятора подъемного сосуда посредством линии подключения аккумулятора, причем выходной конец компаратора напряжения соединен с третьим входным концом селектора напряжения и с входным концом реле, и выходной конец реле соединен с рабочей цепью электромагнитной муфты посредством линии подачи энергии электромагнитной муфты.

Кроме того, наружные ободья закрепленного ролика и скользящего ролика имеют изогнутые внутрь формы.

Кроме того, часть закрепленного ролика, контактирующая с направляющим тросом, и часть скользящего ролика, контактирующая с направляющим тросом, оснащены резиновым слоем.

Преимущества: Настоящее изобретение имеет простую конструкцию и является прочным и надежным. Благодаря лишь небольшим модификациям гибкого подъемного сосуда, аккумулятор в подъемном сосуде может питаться энергией во время работы гибкого подъемного сосуда, обеспечивая тем самым решение таких проблем, как необходимость в периодической замене и зарядке аккумулятора в известном из уровня техники гибком подъемном сосуде и возможные угрозы безопасности во время зарядки. Таким образом, повышается безопасность, надежность и эффективность работы подъемного сосуда. Управление подключением/отключением энергогенератора посредством электромагнитной муфты является достаточно удобным. Подачу энергии для энергогенератора прекращается, когда аккумулятор полностью заряжен, что эффективно уменьшает повреждение аккумулятора от перезарядки, а также уменьшает абразивное изнашивание между закрепленным роликом, скользящим роликом и направляющим тросом.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг. 1 и фиг. 2 схематично показана механическая конструкция в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 3 показано распределение множества энергогенерирующих устройств на гибком подъемном сосуде в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 4 показана принципиальная схема, иллюстрирующая управление посредством электромагнитной муфты в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 5 показаны кривая изменения напряжения при зарядке и разрядке аккумулятора в соответствии с настоящим изобретением (показанный пример соответствует использованию аккумулятора с напряжением 12 вольт).

На чертежах:

1 - шкив энергогенератора, 2 - клиновой ремень, 3 - шкив электромагнитной муфты, 4 - электромагнитная муфта, 5 - натяжная пружина, 6 - корпус, 7 - скользящий ролик, 8 - направляющий трос, 9 - U-образный блок скольжения, 10 - закрепленный ролик, 11 - основание с углублением скольжения, 12 - крепежное кольцо энергогенератора, 13 - энергогенератор, 14 - силовой кабель энергогенератора, 15 - линия подключения аккумулятора, 16 - электрический шкаф, 17 - линия подачи энергии электромагнитной муфты, 18 - гибкий подъемный сосуд, 19 - предварительно нагруженная пружина, 20 - энергогенерирующее устройство.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Далее настоящее изобретение поясняется со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Как показано на фиг. 1-3, настоящее изобретение относится к энергогенерирующему устройству подъемного сосуда с использованием гибкой направляющей системы, причем энергогенерирующее устройство 20 содержит секцию источника энергии, секцию передачи энергии и электрическую секцию.

Секция источника энергии содержит закрепленный ролик 10, предварительно нагруженную пружину 19, корпус 6, основание 11 с углублением скольжения, скользящий ролик 7, натяжную пружину 5 и U-образный блок 9 скольжения. Основание 11 с углублением скольжения соединено с верхней частью гибкого подъемного сосуда 18 посредством винта, корпус 6 соединен с основанием 11 с углублением скольжения посредством линейного подшипника, при этом корпус 6 может перемещаться по прямой линии на основании 11 с углублением скольжения. Закрепленный ролик 10 и ролик 7 скольжения расположены симметрично с двух сторон направляющего троса 8, и ось закрепленного ролика 10 установлена на подшипнике закрепленного ролика в корпусе 6. Предварительно нагруженная пружина 19 соединена одним концом с корпусом 6, а другим концом - с основанием 11 с углублением скольжения. Корпус 6 стремиться скользить в сторону от гибкого подъемного сосуда 18 под воздействием предварительно нагруженной пружины 19, при этом закрепленный ролик 10, установленный на корпусе 6, плотно прижимается к поверхности направляющего троса 8, чтобы препятствовать осуществлению упомянутого перемещения. Скользящий ролик 7 установлен на подшипнике скользящего ролика в U-образном блоке 9 скольжения, причем U-образный блок 9 скольжения выполнен с возможностью перемещения по прямой линии в U-образной канавке скольжения на корпусе 6. Натяжная пружина 5 соединена одним концом с корпусом 6, а другим концом - с U-образным блоком 9 скольжения. За счет комбинированного действия предварительно нагруженной пружины 19 и натяжной пружины 5 закрепленный ролик 10 и скользящий ролик 7 совместно плотно прижаты к направляющему тросу 8.

Для уменьшения износа между двумя роликами и направляющим тросом 8 и увеличения трения между ними наружные ободья закрепленного ролика 10 и скользящего ролика 7 имеют изогнутые внутрь формы для увеличения площади контакта. Кроме того, часть закрепленного ролика 10, контактирующая с направляющим тросом 8, и часть скользящего ролика 7, контактирующая с направляющим тросом 8, оснащены резиновым слоем для увеличения трения между ними.

Секция передачи энергии содержит энергогенератор 13, электромагнитную муфту 4, шкив 3 электромагнитной муфты, клиновой ремень 2 и шкив 1 энергогенератора. Входной вал электромагнитной муфты 4 соединен с осью закрепленного ролика 10, выходной вал электромагнитной муфты 4 соединен со шкивом 3 электромагнитной муфты, шкив 3 электромагнитной муфты соединен со шкивом 1 энергогенератора посредством клинового ремня 2, при этом шкив 1 энергогенератора установлен на входном валу энергогенератора 13. Энергогенератор 13 установлен на основании 11 с углублением скольжения посредством крепежного кольца 12 энергогенератора.

При перемещении гибкого подъемного сосуда 18 вверх/вниз, закрепленный ролик 10 передает крутящий момент на входной конец электромагнитной муфты 4. Когда электромагнитная муфта 4 включена в работу, крутящий момент передается от входного конца к выходному концу, а затем передается к энергогенератору 13 посредством шкива 3 электромагнитной муфты, клинового ремня 2 и шкива 1 энергогенератора.

Энергогенератор 13 вырабатывает энергию для генерирования переменного тока. Когда рабочая цепь электромагнитной муфты 4 отсоединена, крутящий момент не может быть передан с входного конца на выходной конец. Таким образом, в течение всего процесса крутящий момент не передается энергогенератору 13, и энергогенератор не вырабатывает энергию.

Секция источника энергии содержит электрический шкаф 16, установленный на верхней части гибкого подъемного сосуда 18, причем упомянутый электрический шкаф 16 соединен с электромагнитной муфтой 4, энергогенератором 13 и аккумулятором подъемного сосуда.

Как показано на фиг. 4 и 5, электрический шкаф 16 содержит модуль преобразования сигналов и модуль управления электромагнитной муфтой.

Входной конец модуля преобразования сигналов соединен с выходным концом энергогенератора 13 посредством силового кабеля 14 энергогенератора, и выходной конец модуля преобразования сигналов соединен с устройством сопряжения для зарядки аккумулятора подъемного сосуда посредством линии 15 подключения аккумулятора.

Модуль управления электромагнитной муфтой содержит селектор напряжения, компаратор напряжения и реле. Напряжение срабатывания зарядки подают через первый входной конец селектора напряжения, напряжение срабатывания разрядки подают через второй входной конец селектора напряжения, при этом выходной конец селектора напряжения соединен с первым входным концом компаратора напряжения, и второй входной конец компаратора напряжения соединен с выходным концом аккумулятора гибкого подъемного сосуда посредством линии 15 подключения аккумулятора. Выходной конец компаратора напряжения соединен с третьим входным концом селектора напряжения и с входным концом реле, и выходной конец реле соединен с рабочей цепью электромагнитной муфты 4 посредством линии 17 подачи энергии электромагнитной муфты.

Предусмотрено два входных напряжения для выбора селектором напряжения -соответственно, напряжение Va срабатывания зарядки и напряжение Vb срабатывания разрядки. Выходной конец выбирает конкретное напряжение в соответствии с сигналом управления и выдает выбранное напряжение. Компаратор напряжения выполнен с возможностью сравнения двух напряжений на входном конце и выдачи различного уровня в соответствии с различным результатом сравнения. Двумя входными напряжениями для сравнения являются соответственно напряжение Vc аккумулятора и напряжение, выданное селектором напряжения. Реле управляет включением/выключением рабочей цепи электромагнитной муфты в соответствии с уровнем входного сигнала.

При работе в реальных условиях одно энергогенерирующее устройство 20 может оказаться неспособным обеспечивать непрерывную подачу энергии для аккумулятора. Поэтому используют параллельное соединение множества энергогенерирующих устройств 20 для увеличения генерируемой энергии. На фиг. 3 схематично показано, что на верхней части гибкого подъемного сосуда 18 установлено множество энергогенерирующих устройств 20.

Способ автономного энергогенерирования в гибком подъемном сосуде в соответствии с настоящим изобретением включает следующие отдельные этапы.

a. на верхней части гибкого подъемного сосуда 18 устанавливают множество энергогенерирующих устройств 20 в соответствии с существующими рабочими требованиями.

b. Под воздействием предварительно нагруженной пружины 19 и натяжной пружины 5 закрепленный ролик 10 и скользящий ролик 7 плотно прижимаются к поверхности направляющего троса 8. Если напряжение аккумулятора ниже, чем напряжение Vb срабатывания разрядки, компаратор напряжения, расположенный в электрическом шкафу 16, выдает сигнал высокого уровня, чтобы обеспечить замыкание реле и включение рабочей цепи электромагнитного реле 4. Входной конец и выходной конец электромагнитного реле 4 по существу соединены. Кроме того, выходной сигнал высокого уровня от компаратора напряжения используют в качестве напряжения Vd обратной связи, чтобы управлять селектором напряжения для выдачи напряжения Va срабатывания зарядки в качестве входного напряжения компаратора напряжения. При движении гибкого подъемного сосуда 18 вверх-вниз закрепленный ролик 10 вращается за счет трения при контакте с направляющим тросом 8. Крутящий момент передается к энергогенератору посредством электромагнитного реле 4, шкива 3 электромагнитного реле, клинового ремня 2 и шкива 1 энергогенератора. Энергогенератор 13 работает для генерирования переменного тока. Генерируемый переменный ток подают в модуль преобразования сигналов, расположенный в электрическом шкафу 16, посредством силового кабеля 14 энергогенератора. Модуль преобразования сигналов выполняет такие операции, как выпрямление и стабилизацию напряжения переменного тока для преобразования его в постоянный ток. Затем заряжают аккумулятор через линию 15 подключения аккумулятора.

c. Если напряжение аккумулятора превышает напряжение Va срабатывания зарядки, компаратор напряжения выдает сигнал низкого уровня, чтобы разомкнуть реле, и рабочая цепь электромагнитного реле 4 отключается. Крутящий момент на входном конце электромагнитного реле 4 не может быть передан выходному концу, и при отсутствии подачи энергии энергогенератор 13 прекращает выработку энергии. Кроме того, выходной сигнал низкого уровня от компаратора напряжения используют в качестве напряжения Vd обратной связи, чтобы управлять селектором напряжения для выдачи напряжения Vb срабатывания разрядки в качестве входного напряжения компаратора напряжения.

Выше описываются лишь предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения. Следует отметить, что специалистами в данной области техники могут быть сделаны рад улучшений и модификаций без отступления от сущности настоящего изобретения, причем эти усовершенствования и модификации должны рассматриваться как находящиеся в границах правовой защиты настоящего изобретения.

Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение энергией аккумулятора гибкого подъемного сосуда при работе гибкого подъемного сосуда, обеспечивая решение вопросов безопасности, связанных с необходимой периодической заменой и зарядкой аккумулятора гибкого подъемного сосуда. Энергогенерирующее устройство (20) подъемного сосуда с использованием гибкой направляющей системы содержит секцию источника энергии, секцию передачи энергии и электрическую секцию. Секция источника энергии содержит основание (11) с канавкой скольжения, электрически соединенное с верхней частью гибкого подъемного сосуда (18). Корпус (6) соединен с основанием (11) с канавкой скольжения посредством линейного подшипника. Закрепленный ролик (10) и скользящий ролик (7) на корпусе (6) расположены симметрично с двух сторон направляющего троса (8). Под комбинированным действием предварительно нагруженной пружины (19) и натяжной пружины (5) закрепленный ролик (10) и скользящий ролик (7) вместе плотно прижаты к направляющему тросу (8). Секция передачи энергии содержит электромагнитную муфту (4), аксиально соединенную с закрепленным роликом (10), и шкив (3) электромагнитной муфты, соединенный со шкивом (1) энергогенератора посредством клинового ремня (2). Секция источника энергии содержит электрический шкаф (16), соединенный с электромагнитной муфтой (4), энергогенератором (13) и аккумулятором гибкого подъемного сосуда (18). Энергогенерирующее устройство снабжает энергией аккумулятор подъемного сосуда (18). 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Энергогенерирующее устройство подъемного сосуда с использованием гибкой направляющей системы, отличающееся тем, что энергогенерирующее устройство (20) содержит секцию источника энергии, секцию передачи энергии и электрическую секцию;

причем секция источника энергии содержит закрепленный ролик (10), предварительно нагруженную пружину (19), корпус (6), основание (11) с углублением скольжения, скользящий ролик (7), натяжную пружину (5) и U-образный блок (9) скольжения; причем основание (11) с углублением скольжения соединено с верхней частью гибкого подъемного сосуда (18), корпус (6) соединен с основанием (11) с углублением скольжения посредством линейного подшипника и корпус (6) выполнен с возможностью перемещения по прямой линии на основании (11) с углублением скольжения; причем закрепленный ролик (10) и скользящий ролик (7) расположены симметрично с двух сторон направляющего троса (8), при этом ось закрепленного ролика (10) установлена на подшипнике закрепленного ролика корпуса (6); причем предварительно нагруженная пружина (19) соединена одним концом с корпусом (6), а другим концом соединена с основанием (11) с углублением скольжения; причем скользящий ролик (7) установлен на подшипнике скользящего ролика U-образного блока (9) скольжения, при этом U-образный блок (9) скольжения выполнен с возможностью перемещения по прямой линии в U-образной канавке скольжения на корпусе (6); причем натяжная пружина (5) соединена одним концом с корпусом (6), а другим концом соединена с U-образным блоком (9) скольжения; причем под комбинированным действием предварительно нагруженной пружины (19) и натяжной пружины (5) закрепленный ролик (10) и скользящий ролик (7) совместно плотно прижаты к направляющему тросу (8);

причем секция передачи энергии содержит энергогенератор (13), электромагнитную муфту (4), шкив (3) электромагнитной муфты, клиновой ремень (2) и шкив (1) энергогенератора; причем входной вал электромагнитной муфты (4) соединен с осью закрепленного ролика (10), а выходной вал электромагнитной муфты (4) соединен со шкивом (3) электромагнитной муфты, при этом шкив (3) электромагнитной муфты соединен со шкивом (1) энергогенератора посредством клинового ремня (2), а шкив (1) энергогенератора установлен на входном валу энергогенератора (13); и

секция источника энергии содержит электрический шкаф (16), установленный на верхней части гибкого подъемного сосуда (18), причем электрический шкаф (16) соединен соответственно с электромагнитной муфтой (4), энергогенератором (13) и аккумулятором подъемного сосуда.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что электрический шкаф (16) содержит модуль преобразования сигналов и модуль управления электромагнитной муфтой, причем

входной конец модуля преобразования сигналов соединен с выходным концом энергогенератора (13) посредством силового кабеля (14) энергогенератора, и выходной конец модуля преобразования сигналов соединен с устройством сопряжения для зарядки аккумулятора подъемного сосуда посредством линии (15) подключения аккумулятора; и

модуль управления электромагнитной муфтой содержит селектор напряжения, компаратор напряжения и реле, причем напряжение срабатывания зарядки подается через первый входной конец селектора напряжения, а напряжение срабатывания разрядки подается через второй входной конец селектора напряжения, при этом выходной конец селектора напряжения соединен с первым входным концом компаратора напряжения, а второй входной конец компаратора напряжения соединен с выходным концом аккумулятора подъемного сосуда посредством линии (15) подключения аккумулятора; причем выходной конец компаратора напряжения соединен соответственно с третьим входным концом селектора напряжения и с входным концом реле, а выходной конец реле соединен с рабочей цепью электромагнитной муфты (4) посредством линии (17) подачи энергии электромагнитной муфты.

3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что наружные ободья закрепленного ролика (10) и скользящего ролика (7) имеют изогнутые внутрь формы.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что часть закрепленного ролика (10), контактирующая с направляющим тросом (8), и часть скользящего ролика (7), контактирующая с направляющим тросом (8), обе оснащены резиновым слоем.