Шахтная подъемная гидротранспортная установка Советский патент 1986 года по МПК B66B9/04 B65G53/30 

3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что поршни перекачного и рекуперативного цилиндров выполнены из двух дисков, между которыми защемлены средней частью цилиндрические гофрированные поперечными ребрами оболочки, торцы которых защемле1

Изобретение относится к трубопроводному гидротранспорту, а именно к щахт- ным гидроподъемным установкам, где роль трубопроводов могут играть вертикальные или наклонные шахтные стволы.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей путем обеспечения подъема-спуска крупногабаритных грузов и людей.

На фиг. 1 дана гидротранспортная ус- тановка, общий вид; на фиг. 2 - перекач- ной цилиндр с трубопроводной обвязкой с управлением, разрез {шток с присоединительной серьгой развернут на 90° условно); на фиг. 3 - переменноплечевое коромысло с системой управления, вертикальный раз- рез; на фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 3.

Подъемная гидротранспортная установка содержит два вертикальных или наклонных трубопровода (шахтных ствола 1 и 2). При этом если в стволе 2 плавучий контейнер 3 упирается своей грузовой платформой 4 в механизм фиксации контейнера 3 в верхнем 5 загрузочном пункте, то в стволе 1 аналогичной конструкции плавучий контейнер находится в механизме фиксации в нижнем б загрузочном пункте, а его грузо- вая платформа 4 находится на уровне почвы горизонтальной выработки 7. На сопряжении горизонтальных выработок 7 со стволами смонтированы герметичные откидные или смещающиеся люки 8.

Оба контейнера могут иметь защитные от случайного падения предметов ограждения 9 и проводниковые лапы 10, находящиеся в постоянном захвате с жесткими крепящимися к стенкам стволов проводниками 11. В нижней отметке стволов 1 и 2 имеется камерная выработка 12, в которой разме- щены два одинаковых по конструкции и объему поршневых цилиндра большого объема, а именно перекачкой цилиндр 13 с двухдисковым поршнем 14, штоком 15 и эластичной гофоированной плавающей ру- башкой 16, имеющей жесткие направляющие ребра 17 и защемленной в средней части герметично между дисками П9ршня 14, а торцами защемленной крышками 18 и 19 к фланцам цилиндра 13. В зазор между эластичной рубашкой 16 и стенками цилиндра

ны между торцовыми крышками и фланцами цилиндров с образованием герметичных полостей между оболочками и цилиндрами, заполненных смазывающим вязким веществом.

13 по1 -1ещено вязкое с.мазывающее вещество. Обе полости цилиндра 13 закольцованы дву- .мя трубопроводами 20 и 21 с крановыми задвижками 22 и 23 соответственно. Трубопровод 20 имеет выход в ствол 2, а трубопровод 21 - в ствол 1.

Второй цилиндр-рекуператор 24 закольцован также двумя трубопроводами 25 и 26 с крановыми задвижками 27 и 28, причем трубопровод 25 сообпхается с водосборником 29, оборудованным насосной установкой (станцией) 30, а трубопровод 26 проложен до верхней аккумулирующей емкости 31. Трубопровод 26 может быть проложен по одному из стволов 1 и 2 в зазоре между стенкой и движущимися контейнера.ми 3. Акку.му- лирующая емкость в верхней части соединена сливными каналами 32 с обоими стволами и оборудована насосной установкой 33 с всасом из емкости 31 и внешней подпиткой 34, а также с двумя нагнетательными трубопроводами 35 и 36.

Обе пары концов щтоков 15 обоих цилиндров 13 и 24 оборудованы серьгами 37, предусматривающими присоединение, например, многоканатной кольцевой связи 38 попарно через верхние 39 и нижние 40 щкивы, причем ветви канатов между верхними и нижними шкивами разрываются и жестко крепятся на концах переменноплечего коромысла 41, установленного в станине 42.

Коромысло .41 имеет в правой части 43 осевую прорезь 44, а щеки 45, крепящиеся жестко к телу 43, имеют также на оси против прорези 44 более узкую прорезь 46. Во внутреннюю прорезь по нижней кромке вмонтирована зубчатая рейка 47, а между ш,еками 45 в прорези 46 введен вал 48 с шестерней 49. Вал опирается своими гладкими щейками в прорезях 46 и в таких же прорезях в станине 42. На концах вала 48 вмонтированы или выполнены заодно еще две шестерни 50 и 51, которые опираются на зубчатые рейки 52 и 53. Все шестерни и рейки имеют один типоразмер. Шестерня 49 имеет свободный зазор от зубьев до верхней кромки прорези 44.

Один из концов вала связан кинематически с гидродвигателем 54, например, посредством червячной передачи 55, смонтированной в подвижном возвратно-поступательном корпусе 56 на скользящих зацепах 57. Крановые задвижки 22 и 23 перекачно- го цилиндра 13 объединены тягой 58, которая соединена с двуплечим рычагом 59 последовательно с перекидочным приводом обратного хода, например, в виде гидроцилиндра 60. Двуплечий рычаг поджат подпружиненной тормозной колодкой 61. Второе плечо рычага 59 шарнирно связано с толных сопротивлений по трубопроводному тракту. Для этого следует предусматривать трубопроводы, задвижки и главные цилиндры диаметрами и объемами, обеспечивающими процесс перекачки с приемлемыми скоростями движения жидкости, а также нужную обработку их поверхностей и местных профилей.

Установка работает по зависимой схеме между двумя стволами с противофазовыми

кателем 62, у которого упорно-скользящий ю уровнями воды и транспортными плаваю- палец 63 помещен в прорезь хомута 64, щими контейнерами 3. С помощью этих конжестко смонтированного на равноамплитуд- ном плече коромысла 41. Противоположный конец толкателя 62 связан с вторым комплектом аналогичной механизации управления крановыми задвижками 27 и 28 цилинд- 15 ра-рекуператора, т.е. соединен шарнирно с двуплечим рычагом 59.1, оборудованным подпружиненной колодкой 61.1. Второе плечо рычага 59.1 соединено с перекидным приводом обратного хода 65, который последотеинеров можно одновременно опускать груз (людей, оборудование, материалы) по одному стволу и выдавать с горизонтов 7 самый разнообразный груз другим контейнером. В верхнем положении контейнер 3 поджат со стороны понтонной части водой, а высота ватерлинии соответствует максимальному его весу (груженному контейнеру). При этом количество вытесненной воды контейнером в зазор между стенками ствола и понтона может быть во много раз меньше по объему, чем объем погруженной части понтона, поскольку в тонком зазоре весьма малый объем воды, вытесняемый погружаемым телом, поднявшись на некоторую вывательно соединен с тягой 66, соединяющей рычаги крановых задвижек 27 и 28.

Станина 42 оборудована гидрораспределительным краном 67, имеющим поворотный двуплечий рычаг 68 управления. Верхнее плечо 69 может входить периодически 25 соту, создает соответствующие гидростатичес- во взаимодействие с зацепом 70, смонти- кие условия для удерживания тела на пла- рованным на корпусе редуктора 56, а нижнее плечо переходит в рукоять 71 для ручного управления и одновременно соединено тягой 72 с концевым переключателем 73, взаимодействующим с зацепом 70. Кроме 30 того, плечо 69 гидрораспределителя имеет возможность взаимодействовать в некоторых граничных пределах отклонения ручным способом посредством хомута 74 с двухходовым краном 75, управляющим перекидочным приводом обратного хода 60. объема перекачиваемой воды по стволам.

Условием работоспособности предлагае- в это время находится в нижнем водо- мой схемы транспортирования грузов уровнями воды двух сообщающихся стволов является равномерное перемещение с разрешаемой правилами безопасности скоростью до вижная ось 48 качания коромысла 41 рас- столба жидкости из одного ствола в другой положена строго по его середине. без таких потерь энергии, которые бы еде-При запуске установки с помощью

лали настоящую схему нерентабельной, по- рукояти 71 перекидочные привода обрат- скольку вес перекачиваемой воды в глубо- ного хода 65 и 60 выводят задвижки 22, ких стволах существующими насосными 23, 27 и 28 из нейтрального (закрыты все средствами многократно превосходит вес 45 каналы) положения. Причем при ручном пе- поднимаемого полезного груза. Существую- ремещении рукояти 71 до отказа в одну щие средства, например, электрогенератор- сторону вода может поступать в ствол 2 ной рекуперации, которая бы могла исполь- и переливаться через сливной канал 32 в зоваться в комплексе с существующими пе- емкость 31, при этом привод перекачного рекачными средствами, в знакопеременных цилиндра 13 почти целиком осуществляется режимах малоэффективны. Учитывая боль- рекуперационным цилиндром 24, который расву, вес которого равен или меньше веса вытесненного объема воды (в описанных условиях формулировка закона Архимеда не отражает действительной закономерности). Положение уровней воды и контейнеров в стволах 1 и 2 (фиг. 1) соответствует максимальному запасу потенциальной энергии воды в стволе 2 и нулевому в стволе 1. Запас воды для рекуперации, который по объему должен быть не меньше 1/4 от всего

сборнике 29, а в верхней аккумулирующей емкости 31 может находиться некоторый технологический резерв воды. Подщую массу перекачиваемой воды за один рейс контейнеров, эффективность перекачки, зависящая от КПД рекуперационных средств в переменных режимах, является основным фактором работоспособности схемы. В целях гс снижения потерь энергии на перекачке, кроме эффективных средств рекуперации следует добиться наименьшей величины местходует резервную воду в емкости 31 и далее переливающуюся воду из ствола 2. Процесс может идти до понижения уровня воды в стволе 1 до всасывающего трубопровода 21. Поворот рукояти 71 в обратную сторону переключает гидроцилиндры 60 и 65 на обратное стационарное положение, перекидывающее рычаги всех задвижек в обратную

ных сопротивлений по трубопроводному тракту. Для этого следует предусматривать трубопроводы, задвижки и главные цилиндры диаметрами и объемами, обеспечивающими процесс перекачки с приемлемыми скоростями движения жидкости, а также нужную обработку их поверхностей и местных профилей.

Установка работает по зависимой схеме между двумя стволами с противофазовыми

уровнями воды и транспортными плаваю- щими контейнерами 3. С помощью этих контеинеров можно одновременно опускать груз (людей, оборудование, материалы) по одному стволу и выдавать с горизонтов 7 самый разнообразный груз другим контейнером. В верхнем положении контейнер 3 поджат со стороны понтонной части водой, а высота ватерлинии соответствует максимальному его весу (груженному контейнеру). При этом количество вытесненной воды контейнером в зазор между стенками ствола и понтона может быть во много раз меньше по объему, чем объем погруженной части понтона, поскольку в тонком зазоре весьма малый объем воды, вытесняемый погружаемым телом, поднявшись на некоторую высоту, создает соответствующие гидростатичес- кие условия для удерживания тела на пла- объема перекачиваемой воды по стволам.

соту, создает соответствующие гидростатичес- кие условия для удерживания тела на пла- объема перекачиваемой воды по стволам.

ву, вес которого равен или меньше веса вытесненного объема воды (в описанных условиях формулировка закона Архимеда не отражает действительной закономерности). Положение уровней воды и контейнеров в стволах 1 и 2 (фиг. 1) соответствует максимальному запасу потенциальной энергии воды в стволе 2 и нулевому в стволе 1. Запас воды для рекуперации, который по объему должен быть не меньше 1/4 от всего

в это время находится в нижнем водо- вижная ось 48 качания коромысла 41 рас- положена строго по его середине. При запуске установки с помощью

сборнике 29, а в верхней аккумулирующей емкости 31 может находиться некоторый технологический резерв воды. Подрукояти 71 перекидочные привода обрат- ного хода 65 и 60 выводят задвижки 22, 23, 27 и 28 из нейтрального (закрыты все каналы) положения. Причем при ручном пе- ремещении рукояти 71 до отказа в одну сторону вода может поступать в ствол 2 и переливаться через сливной канал 32 в емкость 31, при этом привод перекачного цилиндра 13 почти целиком осуществляется рекуперационным цилиндром 24, который расходует резервную воду в емкости 31 и далее переливающуюся воду из ствола 2. Процесс может идти до понижения уровня воды в стволе 1 до всасывающего трубопровода 21. Поворот рукояти 71 в обратную сторону переключает гидроцилиндры 60 и 65 на обратное стационарное положение, перекидывающее рычаги всех задвижек в обратную

сторону. Вода поступает через трубопровод 20 в одну из полостей цилиндра 13, а из второй полости отработанная вода с минимальной энергией, превышающей статическое противодавление поднимающегося уровня, поступает через трубопровод 21 в - ствол 1. Цилиндр 13 развивает максимальную мощность в начальный момент, которая передается через коромысло 4 на штоки цилиндра-рекуператора 24. Поскольку на

шестерня 49 при этм фиксирует с помощью зубьев рейки 47 ось качания коромысла 41 с нужным в каждый период времени соотношением его плеч. По правилу разно- плечего рычага цилиндр 24 обеспечивает нужный напор, но с меньшим линейным перем:ещением поршня, т.е. с меньшей производительностью.

На подходе контейнеров к срединной отметке в стволах амплитуда правого конца

глубоких стволах на штоках 15 могут раз- ю коромысла приближается к нулю. В этот мо- виваться весьма большие усилия, предусмат- мент зацеп 70 достигает концевого переклю- ривается их работа только на растяжечателя 73, который воздействует на гидрораспределитель 67, меняющий направление потока в цепи управления гидродвигателя 54 и привода обратного хода 65 одновременно. При этом хомут 74 имеет достаточный зазор, чтобы это переключение не воздействовало на двухходовой кран 75. В результате задвижки 27 и 28 оказываются переключенными на обратный поток воды, а

ние в строго отвесном положении с помощью кольцевой гибкой (многоканатной) связи 38 через шкивы 39 и 40. Кроме того, эти связи надежно удерживают коромысло 5 41 от линейных смещений при подвижке оси 48 качания.

Большие объемы перекачиваемой воды при ограничении скорости потоков требуют

чателя 73, который воздействует на гидрораспределитель 67, меняющий направление потока в цепи управления гидродвигателя 54 и привода обратного хода 65 одновременно. При этом хомут 74 имеет достаточный зазор, чтобы это переключение не воздействовало на двухходовой кран 75. В результате задвижки 27 и 28 оказываются переключенными на обратный поток воды, а

выполнения цилиндров 13 и 24 большими 2Q открывание и закрывание каналов, связан- диаметрами и объемами. Это в свою очередь создает проблему надежности уплотнения между поршнями и стенками цилиндров. Проблема решена с помощью цилиндрической эластичной плавающей рубашки 16, коных с полостями в новой обратной последовательности, выполняет стационарная система из тяги 60, в которой сработавший привод, например гидроцилиндр 65, является последовательным продолжением тяги 66 до

ных с полостями в новой обратной последовательности, выполняет стационарная система из тяги 60, в которой сработавший привод, например гидроцилиндр 65, является последовательным продолжением тяги 66 до

торая обеспечивает нужную степень герме- 2S двухплечего рычага 59.1, рычага 59.1. тол- тизации без износа поршня и стенок. Од- кателя 62 с ограничительным упорным паль- новременно сама рубашка с минимальным цем 63 в прорези хомута 64, который смон- трением плавает в гидростатически уравно- тирован на левой равноамплитудной части вешенной при любых напорах среде на вяз- коромысла 41. Для того, чтобы перекид- ком масле, а перетекание некоторого коли- ка задвижек не могла изменять поло- чества масла через зазор в районе обода 30 ение стационарной системы управления поршня из полости высокого давления в по- цилиндрами, двуплечий рычаг 59.1 имеет

дополнительное сопротивление повороту, значительно превышающее сопротивление повороту спаренных задвижек 27 и 28. Этим сопротивлением может быть, например, тормозная подпружиненная колодка 61.1. Переключение каналов полостей как пря.мого.

лости низкого давления должно рассчитываться таким образом, чтобы создавалась постоянная масляная подущка на контакте поршня с цилиндром, что весьма благоприятно сказывается на износостойкости самой эластичной рубашки в зоне обода поршня.

Второй цилиндр-рекуператор 24 при равных плечах коромысла завлекается послед35

так и обратного ходов, выполняется с помощью торцов прорези хомута 64, которые при качании коромысла в граничных полоним в работу с одинаковой амплитудой, до жениях воздействуют через палец 63 на как и перекачной цилиндр 13.

При определенном положении задвижек 27 и 28 вода всасывается из водосборника 29 по трубопроводу 25 и поднимается на поверхность в емкость 31, т.е. энергия столба жидкости в стволе 2 переходит в потенциальную энергию воды, поднятую на определенную высоту. С понижением уровня воды в стволе 2 мощность цилиндра 13 уменьшается, и чтобы подать воду рекуператором на ту же высоту постепенно меняется соотношение плеч коромысла 41, причем амплитуда левого конца его (по чертежу) постоянная, а правого 1может уменьшаться до нуля Это выполняется с помощью гидропривода и шестеренно-реечной

задвижки,.

Аналогичной по конструкции и работе и связанной жестко с пред.тагаемой системой является стационарная система управ- 45 ления перекачным цилиндром 13. Однако импульс для перекидки задвижек 22 и 23 для обратного хода здесь можно подать только отклонением рукояти 71 ручного управления на больший угол, чем это выполняется в автоматическом режиме зацепом 70 и концевым переключателем 79. Блокировка двухходового крана 75 и гидрораспределителя 67 с помощью, например, хомута с зазорами целесообразна для оперативного вмешательства машиниста в ходе подъема, чтобы одно50

системы подвижной опоры коромысла. Шее- временной перекидкой всех четырех задви- терни 50 и 51 перемешаются поступательно жек (22, 23, 27 и 28) либо остановить подъс шестерней 49 по рейкам 52 и 53, смонтированным на стенках станины 42, а

ем, либо гфи необходимости вернуть сосуды в исходное положение.

шестерня 49 при этм фиксирует с помощью зубьев рейки 47 ось качания коромысла 41 с нужным в каждый период времени соотношением его плеч. По правилу разно- плечего рычага цилиндр 24 обеспечивает нужный напор, но с меньшим линейным перем:ещением поршня, т.е. с меньшей производительностью.

На подходе контейнеров к срединной отметке в стволах амплитуда правого конца

коромысла приближается к нулю. В этот мо- мент зацеп 70 достигает концевого переклю-

коромысла приближается к нулю. В этот мо- мент зацеп 70 достигает концевого переклю-

чателя 73, который воздействует на гидрораспределитель 67, меняющий направление потока в цепи управления гидродвигателя 54 и привода обратного хода 65 одновременно. При этом хомут 74 имеет достаточный зазор, чтобы это переключение не воздействовало на двухходовой кран 75. В результате задвижки 27 и 28 оказываются переключенными на обратный поток воды, а

открывание и закрывание каналов, связан-

открывание и закрывание каналов, связан-

ных с полостями в новой обратной последовательности, выполняет стационарная система из тяги 60, в которой сработавший привод, например гидроцилиндр 65, является последовательным продолжением тяги 66 до

двухплечего рычага 59.1, рычага 59.1. тол- кателя 62 с ограничительным упорным паль- цем 63 в прорези хомута 64, который смон- тирован на левой равноамплитудной части коромысла 41. Для того, чтобы перекид- ка задвижек не могла изменять поло- ение стационарной системы управления цилиндрами, двуплечий рычаг 59.1 имеет

так и обратного ходов, выполняется с помощью торцов прорези хомута 64, которые при качании коромысла в граничных положениях воздействуют через палец 63 на

жениях воздействуют через палец 63 на

задвижки,.

Аналогичной по конструкции и работе и связанной жестко с пред.тагаемой системой является стационарная система управ- ления перекачным цилиндром 13. Однако импульс для перекидки задвижек 22 и 23 для обратного хода здесь можно подать только отклонением рукояти 71 ручного управления на больший угол, чем это выполняется в автоматическом режиме зацепом 70 и концевым переключателем 79. Блокировка двухходового крана 75 и гидрораспределителя 67 с помощью, например, хомута с зазорами целесообразна для оперативного вмешательства машиниста в ходе подъема, чтобы одно

временной перекидкой всех четырех задви- жек (22, 23, 27 и 28) либо остановить подъем, либо гфи необходимости вернуть сосуды в исходное положение.

Расход энергии на преодоление гидравлических местных сопротивлений и подъем груза с горизонта на поверхность, который может превышать спускаемый вторым контейнером груз, осуществляет постоянно действующая насосная станция 30, которая во время работы гидроустановки перекачивает воду из водосборника 29 на верхний энергетический уровень в емкость 31. Станция 30 работает в паузах между подъеле одновременно прижат к верхнему пункту 5, необходимо дополнительно перекачать некоторый объем воды со сливом его в емкость 31. Возврат этого воды в кругооборот подъема стволов осуществляет насосная система 33, 34 и 35 при подходе бывшего порожнего контейнера к пункту 5.

Предлагаемая система гидротранспорта одновременно позволяет рекуперировать энергию при спуске более тяжелых грузов, чем

мами, может работать при подъеме-спуске ю при подъеме, что имеет место на вспомогательных подъемах. Поэтому наиболее эффективно применение установки в качестве вспомогательного шахтного подъема. В комплексе с известной рудовыдачной гидротранспортной установкой, предлагаемая 15 установка полностью обеспечивает жизнедеятельность глубокого подземного рудника по шахтоподъемному транспорту.

равного груза или когда спускаемый груз тяжелее поднимаемого для создания резерва привода перекачки, который практически зависит только от емкости водосборника 29. Этим достигается снижение установленной мощности станции по сравнению с известной установкой, в которой мощность станции постоянна и связана со строго порционной откачкой воды во время работы гидротранспортной установки.

Сливы 32 в комплексе с насосной системой 33, 34 и 35 работают при работе контейнеров разной загрузки. Для того, чтобы порожний или легкогруженный контейнер мог быть установлен на нижний пункт 6, а груженный контейнер во втором стволе одновременно прижат к верхнему пункту 5, необходимо дополнительно перекачать некоторый объем воды со сливом его в емкость 31. Возврат этого воды в кругооборот подъема стволов осуществляет насосная система 33, 34 и 35 при подходе бывшего порожнего контейнера к пункту 5.

Предлагаемая система гидротранспорта одновременно позволяет рекуперировать энергию при спуске более тяжелых грузов, чем

при подъеме, что имеет место на вспомогательных подъемах. Поэтому наиболее эффективно применение установки в качестве вспомогательного шахтного подъема. В комплексе с известной рудовыдачной гидротранспортной установкой, предлагаемая установка полностью обеспечивает жизнедеятельность глубокого подземного рудника по шахтоподъемному транспорту.

Установка не ограничивает спускаемый груз по габаритам и весу, безопасна для спуска-подъема людей, более безопасна, чем прототип по условиям аварийного прорыва воды на горизонт, снабжена более надежными и легкими контейнерами, у которых понтоны не испытывают давления воды более 2-3 кгс/см.

3 Ю 5

3 f i6

Фиг 1

f

7 /S3 -J 6ff 72 4-7 2 A

фиг- 5

Редактор Т. Митейко Заказ 1883/20

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий

П3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг 4Составитель Е. Гучкова

Техред И. Верес:Корректор Е. Рошко

Тираж 799Подписное